JP2015064356A - 被測定デバイスのｓパラメータ・セット決定方法及び試験測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】ディエンベッド・プローブを含むシステムを低コストで実現する。【解決手段】試験測定システムは、被測定デバイス（ＤＵＴ）１１４と、被測定デバイス１１４に接続される２つのディエンベッド・プローブ１０２及び１０４と、２つのディエンベッド・プローブ１０２及び１０４に接続される試験測定装置１００とを含んでいる。試験測定装置１００は、２つのディエンベッド・プローブ１０２で得られるＤＵＴ１１４の測定値に基づいて、ＤＵＴ１１４のＳパラメータ・セットを求めるよう構成されたプロセッサを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、信号取込みシステムに関し、特に、被測定デバイスのスキャタリング・パラメータ（Ｓパラメータ）を測定する方法及びシステムに関する。

デジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）などのような信号取込み分析装置に使用される通常のプローブは、それに関連して周波数で変化するインピーダンスを有している。例えば、典型的なプローブは、ＤＣで１００ｋから２００ｋオームのインピーダンスを持っていることがあるが、このインピーダンスは１．５ＧＨｚでは２００オームへと落下する。より高帯域幅のプローブでは、さらに低いインピーダンス値にさえ低下する。この周波数の増加に伴うインピーダンスの低下は、プローブされる多くの被測定デバイスが２５から１５０オームの範囲で出力インピーダンスを有するという事実と合わせて考えると、プローブによって被測定デバイスに重大な負荷がかかるという結果になる。同様に、こうした被測定デバイスに負荷をかけた状態でプローブから取り込んだ波形は、プローブを導入する前の被測定デバイスの正確な電圧を表したものではないかもしれない。

伝統的に、プローブの影響をディエンベッド（除去）して、被測定デバイスの２ポート・ネットワーク特性に関するスキャタリング・パラメータ（Ｓパラメータ）を測定するのに、ベクトル・ネットワーク・アナライザ又はタイム・ドメイン・リフレクトメータ（ＴＤＲ）システムが、サンプリング・オシロスコープとともに必要とされてきた。

米国特許公開第２００５／０１８５７６８号 米国特許公開第２００５／００９４７４６号 米国特許公開第２００７／０２７６６１４号 米国特許第７,４０５,５７５号

しかし、ベクトル・ネットワーク・アナライザ及びＴＤＲシステムは、高価である。必要とされているのは、プローブ・チップにおける波形の完全にディエンベッドされた表示をユーザが見ることを可能にするコスト効果のもっと高いシステムである。

本発明のある実施形態は、試験測定装置を用いて被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する方法であって、第１ディエンベッド・プローブで信号発生装置のインピーダンスを測定する処理と、上記被測定デバイスの入力端子に接続された上記第１ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスへの入力電圧を測定する処理と、上記被測定デバイスの出力端子に接続された第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスからの出力電圧を測定する処理と、上記被測定デバイスの上記入力端子に接続された上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記被測定デバイスの上記出力端子に接続された上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスの３つの負荷を測定する処理と、上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧並びに上記被測定デバイスの上記測定された３つの負荷に基いて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理とを含む方法を含んでいる。

本発明のある実施形態は、被測定デバイスのＳパラメータ・セットを測定する試験測定システムであって、信号発生装置と、上記被測定デバイスと、上記信号発生装置のインピーダンス及び上記被測定デバイスの入力電圧を測定するよう構成される第１ディエンベッド・プローブと、上記被測定デバイスの出力電圧及び上記被測定デバイスのインピーダンスを測定するよう構成される第２ディエンベッド・プローブと、上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧並びに上記被測定デバイスの測定された３つの負荷に基づいて、上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算するよう構成されるプロセッサとを含んでおり、このとき、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブは、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブの両方が上記被測定デバイスに接続されたときに少なくとも３つの負荷を測定するよう構成される試験測定システムを含む。

本発明のある実施形態は、試験測定システムであって、被測定デバイスと、上記被測定デバイスに接続され、上記被測定デバイスの測定値を得る構成される２つのディエンベッド・プローブと、上記２つのディエンベッド・プローブで得られた測定値を受けるよう構成され、上記被測定デバイスの上記測定値に基づいて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを決定するよう構成されるプロセッサとを含む試験測定システムも含んでいる。

本発明の概念１は、試験測定装置を用いて被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する方法であって、
第１ディエンベッド・プローブで信号発生装置のインピーダンスを測定する処理と、
上記被測定デバイスの入力端子に接続される上記第１ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスへの入力電圧を測定する処理と、
上記被測定デバイスの出力端子に接続される上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスからの出力電圧を測定する処理と、
上記被測定デバイスの上記入力端子に接続される上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記被測定デバイスの上記出力端子に接続される上記第２ディエンベッド・プローブで、上記被測定デバイスの３つの負荷を測定する処理と、
上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧、並びに上記被測定デバイスの上記測定された３つの負荷に基いて、上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理と
を具えている。

本発明の概念２は、上記概念１の方法であって、このとき、上記第１ディエンベッド・プローブで上記信号発生装置の上記インピーダンスを測定する処理は、上記被測定デバイスを上記第１ディエンベッド・プローブ又は上記第２ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる。

本発明の概念３は、上記概念２の方法であって、このとき、上記第１ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスへの上記入力電圧を測定する処理は、上記被測定デバイスを上記第２ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる。

本発明の概念４は、上記概念３の方法であって、このとき、上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスの上記出力電圧を測定する処理は、上記被測定デバイス及び上記信号発生装置を上記第１ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる。

本発明の概念５は、上記概念２の方法であって、上記被測定デバイスの上記入力電圧の測定処理及び上記被測定デバイスの上記出力電圧の測定処理は、上記第１ディエンベッド・プローブが上記被測定デバイスの上記入力端子に接続され、同時に上記第２ディエンベッド・プローブが上記被測定デバイスの上記出力端子に接続されたときに行われる。

本発明の概念６は、上記概念１の方法であって、
上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイス及び上記信号発生装置の第２インピーダンスを測定する処理と、
上記被測定デバイスの上記出力端子及び上記信号発生装置に接続された上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスの第２出力電圧を測定する処理と
を更に具え、
上記計算するステップが、上記第２インピーダンス及び上記被測定デバイスの上記第２出力電圧に基いて上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理を更に含んでいる。

本発明の概念７は、上記概念１の方法であって、このとき、上記試験測定装置は、デジタル・ストレージ・オシロスコープ又はスペクトラム・アナライザである。

本発明の概念８は、上記概念１の方法であって、このとき、上記信号発生装置は、ステップ発生装置である。

本発明の概念９は、試験測定装置を用いて、２つより多いポートを有する被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する方法であって、
上記被測定デバイスの上記２つより多いポートの各２ポートの組み合わせについて、残りのポートを基準インピーダンスで終端させながら、上記概念１の方法を実行する処理と、
上記２ポートの組み合わせの全てについて決定されたパラメータに基づいて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理と
を具えている。

本発明の概念１０は、試験測定装置を用いて、被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する試験測定システムであって、
信号発生装置と、
上記信号発生装置のインピーダンス及び上記被測定デバイスの入力電圧を測定するよう構成される第１ディエンベッド・プローブと、
上記被測定デバイスの出力電圧及び上記被測定デバイスのインピーダンスを測定するよう構成される第２ディエンベッド・プローブと、
このとき、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブは、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブの両方が上記被測定デバイスに接続されるときに、少なくとも３つの負荷を測定するよう構成されており、
上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧、並びに上記被測定デバイスの上記測定された３つの負荷に基づいて、上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算するよう構成されるプロセッサと
を具えている。

本発明の概念１１は、上記概念１０のシステムであって、第１ポート及び第２ポートを含むテスト・フィクスチャを更に含み、
このとき、上記第１ディエンベッド・プローブは、上記第１ポートを通して上記信号発生装置及び上記被測定デバイスに接続し、上記第２ディエンベッド・プローブは、上記第２ポートを通して上記被測定デバイスに接続する。

本発明の概念１２は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記信号発生装置は、試験測定装置内に配置されている。

本発明の概念１３は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記信号発生装置は、試験測定装置の外部にある。

本発明の概念１４は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記プロセッサは、試験測定装置内に配置されている。

本発明の概念１５は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記プロセッサは、試験測定装置の外部にある。

本発明の概念１６は、上記概念１２のシステムであって、このとき、上記試験測定装置は、デジタル・ストレージ・オシロスコープ又はスペクトラム・アナライザである。

本発明の概念１７は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記信号発生装置は、ステップ発生装置である。

本発明の概念１８は、試験測定システムであって、
被測定デバイスに接続するよう構成され、上記被測定デバイスの測定値を得るように構成される２つのディエンベッド・プローブと、
上記２つのディエンベッド・プローブで得られた上記測定値を受け、上記被測定デバイスの上記測定値に基いて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを決定するよう構成されるプロセッサと
を具えている。

図１は、本発明の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムのブロック図を示す。 図２は、本発明の別の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムのブロック図を示す。 図３は、本発明の別の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムのブロック図を示す。 図４は、本発明の別の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムのブロック図を示す。 図５は、本発明の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムの代替のブロック図を示す。 図６は、本発明の別の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムの別の代替ブロック図を示す。 図７は、本発明の別の実施形態による被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するのに使用される試験測定システムの別の代替ブロック図を示す。 図８は、図１〜４に示した試験測定システムによる信号フロー・グラフを示す。 図９は、試験測定システムの別の実施形態による信号フロー・グラフを示す。

複数の図面において、これらは必ずしも縮尺が同一でなく、開示されたシステム及び方法の類似又は対応する要素は、同じ参照番号で示される。

図１は、被測定デバイス１１４のＳパラメータを測定するために２つのディエンベッド・プローブ１０２及び１０４に接続されたデジタル・ストレージ・オシロスコープのような試験測定装置１００を含む試験測定システムを描いている。図１〜４に示された試験測定システムによれば、デジタル・ストレージ・オシロスコープのような試験測定装置が、校正されたベクトル・ネットワーク・アナライザ測定システムとして動作可能になる。即ち、試験測定システムは、２ポート被測定デバイス１１４の４つのＳパラメータ全てを測定できる。試験測定装置１００は、後述する多様な演算を計算するプロセッサ（図示せず）を含んでいる。

ディエンベッド・プローブは、米国特許公開第２００５／０１８５７６８号、米国特許公開第２００５／００９４７４６号、米国特許公開第２００７／０２７６６１４号及び米国特許第７,４０５,５７５号に記載されている。

ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４は、試験測定装置１００の制御の下で、各プローブの入力端子にかかるよう配置可能な複数の負荷を保有している。これによって、プローブの入力端子における完全に校正及びディエンベッドされた測定が可能になる。図示せずも、プローブ１０２及び１０４は、試験測定装置１００のプロセッサ又はコントローラと相互に通信し、プローブ１０２及び１０４内の種々のスイッチ（図示せず）を制御するコントローラを保有するので、各プローブの入力端子にかかるように複数の異なる負荷を配置できる。

図１の試験測定システムは、信号発生装置１０６も含んでいる。図１に示すように、信号発生装置１０６は、外部の信号発生装置であってもよい。しかし、図５に示すように、信号発生装置１０６が、試験測定装置１００の内部にあってもよい。好ましくは、信号発生装置１０６は、ステップ信号発生装置である。しかし、他の形式の信号発生装置１０６を用いてもよい。例えば、正弦波発生装置を用いることもでき、関心のある各周波数を飛び飛びに進んでもよい。正弦波発生装置は、より良い信号対ノイズ比を提供できる。

テスト・フィクスチャ１０８は、被測定デバイス１１４、信号発生装置１０６並びにディエンベッド・プローブ１０２及び１０４を接続するポート・ワン（ポート１）１１０及びポート・ツー（ポート２）１１２の接続ポートを提供する。テスト・フィクスチャ１０８は、使用する被測定デバイス１１０の形式の合わせたものにできる。例えば、もし被測定デバイス１１４がケーブルなら、テスト・フィクスチャ１０８は、ケーブル被測定デバイスに接続するコネクタを含むであろう。テクスト・フィクスチャ１０８は、試験プロセスの時に、１つのケーブル対から他のケーブル対へと試験信号を動かすスイッチング装置を含むこともできる。

図１〜４は、被測定デバイス１１４のＳパラメータを決定するための校正プロセスを示している。以下で記述する校正手続きは、マニュアル、一部自動又は全自動としてもよい。

最初、プローブ１０２及び信号発生装置１０６がポート・ワン１１０に接続され、これにより、プローブ１０２は、信号発生装置１０６のインピーダンスを周波数の関数として測定できる。プローブ１０２が信号発生装置１０６に接続されるのは、信号発生装置１０６の基準面においてであるが、これは、信号発生装置１０６の端部で被測定デバイス１１４のＳパラメータが測定されるポイントである。外部トリガ１２０が、試験測定装置１００の外部トリガ入力端子に接続される。外部トリガ１２０は、信号発生装置１０６にも接続される。外部トリガ１２０は、試験測定装置１００からの信号によって信号発生装置１０６をトリガするし、又は、その逆も同様である。

プローブ１０２及び信号発生装置１０６が、図１に示すようにポート・ワン１１０に接続されると、プローブ１０２中の２つの異なるディエンベッド・プローブ負荷を用いて２つのアクイジション（取込み）が行われ、そして、試験測定装置１００は、これらアクイジションに基づいて、信号発生装置１０６に関する反射係数パラメータΓ_ｓを計算する。図１に見られるように、被測定デバイス１１４は、この測定の間、ポート・ワン１１０に接続されない。しかし、テスト・フィクスチャ１０８に装着されるケーブル・コネクタは取り付けられ、そのため、Ｓパラメータは事前に測定され、記憶されなければならない。その影響は、信号発生装置の反射係数パラメータΓ_ｓからディエンベッド（除去）される。

信号発生装置１０６からの被測定デバイス１１４への入力電圧Ｖ１は、被測定デバイス１１４の入力ポート１１６をポート・ワン１１０に接続し、被測定デバイス１１４の出力ポート１１８をポート・ツー１１２に接続することによって測定される。プローブ１０２が、ポート・ワン１１０に接続される。この測定の間は、プローブ１０４は、ポート・ツー１１２に接続されないままである。図２に示すこの構成において、被測定デバイス１１４の入力ポート１１６へのディエンベッドされた入力電圧Ｖ１を計算するために複数のディエンベッド・アクイジションが行われる。

被測定デバイス１１４の出力ポート１１８における出力電圧Ｖ２を得るために、テスト・フィクスチャ１０８のポート・ワン１１０からプローブ１０２が外され、テスト・フィクスチャ１０８のポート・ツー１１２にプローブ１０４が接続される。再度、必要な複数のディエンベッド・アクイジションが取り込まれ、Ｖ２が計算される。

図４に示すように、プローブ１０２及び１０４の両方がポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２にそれぞれ接続されると同時に、被測定デバイス１１４も接続される。この構成において、ポート・ツー１１２におけるプローブ１０４上の３つの異なる負荷が、試験測定装置１００によって切り替えられると同時に、ポート・ワン１１０において複数のアクイジションがプローブ１０２によって取り込まれる。プローブ１０２によって測定されるポート・ワン１１０上の３つの負荷は、Γ_ｍ１、Γ_ｍ２及びΓ_ｍ３で表される。

Γ_ｓ、Ｖ１、Ｖ２、Γ_ｍ１、Γ_ｍ２及びΓ_ｍ３の測定値は、これらのアクイジションについて、上述したようにプローブ１０２及び１０４並びに被測定デバイス１１４が構成されている限り、任意の順番で得ることができる。実施形態によっては、以下で更に詳しく説明するように、プローブ１０２及び１０４の両方を、ほとんどの測定で接続したままとしてもよい。

Γ_ｓ、Ｖ１、Ｖ２、Γ_ｍ１、Γ_ｍ２及びΓ_ｍ３が測定されたら、続いて、被測定デバイス１１４のＳパラメータが、Γ_ｓ、Ｖ１、Ｖ２、Γ_ｍ１、Γ_ｍ２及びΓ_ｍ３の測定値に基づいて算出される。

図８は、図１〜４で上述した試験測定システムを表す信号フロー（流れ）グラフである。信号発生装置は、ｂ_ｓ及びΓ_ｓで表される。負荷値Γ_Ｌは、使用されるディエンベッド・プローブの一部分か又はテスト・フィクスチャの負荷のどちらかである。残りのパラメータＳ_１１、Ｓ_１２、Ｓ_２１、Ｓ_２２は、２ポートの被測定デバイス１１４を表す。図８の信号フロー・グラフは、以下の数式のいくつかを導くのに利用される。

被測定デバイスへの入力電圧の値はＶ１であり、被測定デバイス１１４からの出力電圧はＶ２である。両方は、上述のように、ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４を用いて直接測定できる。数式（１）及び（２）は、図８に示す信号フロー・グラフから導かれる。

以下の数式（３）、（４）及び（５）は、２ポート・ネットワーク中の複数のＳパラメータの関係を記述している。

これら数式は、被測定デバイス１１４並びにプローブ１０２及び１０４が、全て、図４に示したように、テスト・フィクスチャのポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２に接続された場合において、測定される負荷を表す。

３つの数式（３）、（４）及び（５）は、Ｓｓ_１１、Ｓ_２２及びＳ_１２・Ｓ_２１について解くように書き表すことができる。Γ_ｃ１、Γ_ｃ２及びΓ_ｃ３の値は、ディエンベッド・プローブ１０４及び試験測定装置に記憶されたＳパラメータから既知である。これらパラメータは、試験測定装置及びプローブを製造する時点で測定され、試験測定装置及びプローブのメモリ中に記憶されるであろう。Ｓｓ_１１の値は、信号発生装置１０６及び被測定デバイス１１４の入力ポート１１６の両方が並列の場合のパラメータである。

数式（３）、（４）及び（５）は、それらの一般的な形で始めて、等号の右側に分母を掛け算し、（６）を得る：

とする。続いて、数式（６）を変形して数式（７）を得る：

続いて、数式（７）を変形して数式（８）を得る：

いくつかのイミーディエイト変数が、次のように数式（９）、（１０）及び（１１）で定義される：

ここで、数式（９）、（１０）及び（１１）の上記インターミーディエイト（中間）変数（intermediate variable）を数式（８）に代入すると、数式（１２）、（１３）及び（１４）を得る：

次に、（１５）に示すように、数式（１２）、（１３）及び（１４）のシステムを行列表現に書き換えて、ｘ_１、ｘ_２及びｘ_３について解く。

ｂ＝Ａｘからのｘの解は、単純にｘ＝Ａ^−１ｂである。従って、ｘ_１、ｘ_２及びｘ_３から、変数Ｓｓ_１１、Ｓ_２２及びＳ_１２・Ｓ_２１は、数式（９）〜（１１）によって算出できる。

先に言及したように、Ｓｓ_１１は、信号発生装置１０６及び被測定デバイス１１４の入力ポート１１６の両方が並列な場合に関するパラメータである。Ｓｓ_１１から信号発生装置１０６のインピーダンスを取り除いて、Ｓ_１１ついての実際の値を得ることは、次の複数の数式を通して実施できる。先の数式（１０）が用いられ、発生装置及びＤＵＴに関する組み合わせにＳ_１１が入れ替えられて、そして、数式（１６）がｙ_ｄｕｔについて解かれる。

Ｓｓ_１１の値は、次の数式（１６）で示されるように、発生装置を含み、このとき、発生装置のアドミッタンスが、被測定デバイス１１４のアドミッタンスと並列に加えられる。

発生装置のアドミッタンスｙ_ｓは、信号発生装置１０６の特性が記述される（characterized）時にわかり、Ｓｓ_１１は先に計算されたので、数式（１６）は、ｙ_ｄｕｔに関して解くことができる。

上述のように、Γ_ｓは、信号発生装置１０６及びテスト・フィクスチャ１０８の反射係数である。Γ_ｓが測定されるときのインピーダンスの値は、次の数式（１８）から算出でき、ここで、Ｚ_０は、基準インピーダンスであり、これは、普通、５０オームである。

よって、

続いて、ｙ_ｄｕｔを数式（１９）に代入し、Ｓ_１１を算出する。

この時点で、Ｓ_１１、Ｓ_２２及びＳ_１２・Ｓ_２１の値が全て算出される。残りの課題は、これら値と、追加の測定を利用して、Ｓ_２１を算出することである。もし被測定デバイス１１４が受動的なシステム（passive system）なら、Ｓ_１２＝Ｓ_２１。しかし、被測定デバイス１１４が能動的なら、Ｓ_２１は、次のように解くことができる。

Ｖ２／Ｖ１の伝達関数に関する以下の複数の数式は、周知技術であるメーソンの法則（Mason’s rule）を用いて信号フロー・グラフから導かれる。これは、Ｖ２が出力ポートにおける電圧で、Ｖ１が入力ポートにおける電圧なので、被測定デバイス１１４の伝達関数である。

数式（１８）は、Ｓ_２１について解くことができる：

数式（２１）でＳ_２１について解いた後、先の数式（１１）からＳ_１２・Ｓ_２１の値を用いてＳ_１２について解く：

従って、先の複数の数式を用いて、被測定デバイス１１４に関するＳパラメータの完全なセットＳ_１１、Ｓ_１２、Ｓ_２１及びＳ_２２が、測定データから算出される。試験測定装置１００は、プロセッサと、被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定するための上述のプロセスを実現すると共に、試験測定装置１００のその他の制御を行うための実行可能な命令を記憶するメモリ（図示せず）とを含んでいる。プロセッサは、試験測定装置の外部にあっても良い。

被測定デバイス１１４のＳパラメータ・セットを決定する上述のプロセスは、Ｓ_２１が全周波数において、おおよそゼロでない場合にのみ有効に動作する。もしＳ_２１がある周波数でゼロである場合、これは、名目上、増幅器を伴う場合であるが、修正した処理手続が必要となろう。この修正手続が図６及び７に示されている。最初、図６に示されるように、信号発生装置１０６は、ポート・ツー１１２に接続され、プローブ１０４をポート・ツー１１２に接続することなく、Ｖ２を測定するのに必要なアクイジションが行われる。図７に見られるように、プローブ１０４からＶ１を測定するために、信号発生装置１０６及びプローブ１０４がポート・ツー１１２に接続される。数式は、次のように修正される。

数式（２３）は、Ｓ_１２について解くことができる：

数式（２４）からＳ_１２について解いた後、Ｓ_２１について解くために、先の数式（１１）のＳ_１２・Ｓ_２１の値を用いる。即ち、Ｓ_２１ =（Ｓ_１２・Ｓ_２１）／Ｓ_１２。

本発明のいくつかの実施形態では、各被測定デバイス１１４の試験の間、図４に示されるように、プローブ１０２及び１０４を被測定デバイス１１４に接続したままにできる。こうした実施形態は、ユーザにとっては時間がかからず、プロービング処理の間にテスト・フィクスチャ１０８及び被測定デバイス１１４を損傷する機会も減少するであろう。これは、通常、適切な位置に半田付けしなければならない高性能プローブにとっては、特に好都合である。

最初に、上述のようにして、システムのための信号発生装置１０６の特性が記述される。即ち、図１に示すように、信号発生装置１０６は、この時点までのところ、被測定デバイス１１４をポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２に接続することなく、特性が記述される。

続いて、図４に示すように、プローブ１０４がポート・ツー１１２でテスト・フィクスチャに接続され、また、被測定デバイス１１４及び信号発生装置１０６もポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２に接続される。上述のように、ポート・ツー１１２においてプローブ１０４に由来するプローブの３つの異なる負荷が切り換えられると共に、ポート・ワン１１０においてディエンベッド・プローブ１０２でΓ_ｍ１、Γ_ｍ２及びΓ_ｍ３の測定が行われる。これら３セットの測定値は、数式（３）〜（１５）に関して上述したように、被測定デバイス１１４のＳｓ_１１、Ｓ_２２及びＳ_１２・Ｓ_２１を解くのに利用される。Ｓ_１１は、数式（１６）及び（１９）に関して上述したように、信号発生装置１０６の既知のΓ_ｓを並列な組み合わせから除去することで決定できる。

上述したように、即ち、一度に単一のプローブだけで、Ｖ１及びＶ２を測定するのではなく、ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４の両方と、被測定デバイス１１４とをポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２に接続してＶ１及びＶ２を測定できる。しかし、これら電圧は、対向するポート１１０及び１１２にプローブ１０２及び１０４それぞれを負荷している影響を含んでいる。従って、先の数式（２０）は、Γ_Ｌを置き換えて、ポート・ツー１１２の反射係数Γ_Ｐ２を含むように変更される必要がある。ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４は、何らかの既知の負荷を有すると仮定される。

図８に示される信号フロー・グラフは、ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４を各ポートに負荷している影響を含むように、図９に示すように変更されよう。Γ_Ｐ２の値は、被測定デバイス１１４のポート・ツー１１２に接続されたディエンベッド・プローブ１０４を表す。

数式（２５）は、Ｓ_２１の値を算出するために利用できる。Ｓ_１２・Ｓ_２１、Ｓ_１１、Ａ_ｖ及びΓ_Ｐ２の値は、上述した数式及び測定値に基づいて既知である。

数式（２２）は、Ｓ_２１に関して解くことができる。

Ｓ_２１が求められたら、先の数式（２０）を用いることで、Ｓ_１２を求めることができる。続いて、プローブ１０２及び１０４の両方と、被測定デバイス１１４の入力端子１１６及び出力端子１１８とをポート・ワン１１０及びポート・ツー１１２に接続したままで、被測定デバイス１１４のＳパラメータ・セットが求められる。

ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４について、標準のディエンベッド・プローブを説明してきたが、これに代えて、ディエンベッド・プローブ１０２及び１０４をサブミニチュア・バージョンＡ（ＳＭＡ）入力ディエンベッド・プローブとすることもできる。標準ディエンベッド・プローブによれば、被測定デバイスＳパラメータ測定値の基準面を、所望の接続ポイントに直接確立できる。しかし、もしＳＭＡ入力ディエンベッド・プローブを用いると、テスト・フィクスチャ１０８のＳＭＡプローブ入力部から基準面までの間の部分のＳパラメータを別途測定し、最終測定値からディエンベッドしなければならない。

本発明は、２ポートの被測定デバイスに限定されない。即ち、２つよりも多いポートを有する被測定デバイスに関するＳパラメータ測定値を提供するのにも利用可能である。これは、ベクトル・ネットワーク・アナライザと同様なやり方で行われる。例えば、３ポート被測定デバイスに関するＳパラメータを測定するには、上述のように、任意の２ポート間で、いくつかの２ポート測定を、残りのポートを基準インピーダンスＺ_ｒｅｆで終端しながら、実行する。上述の方法により、２ポートの全ての組み合わせを測定した後については、２ポート・システムのパラメータを用いて、３ポート・システムのパラメータを算出する手法が知られている。

試験測定装置１００は、上述のように、オシロスコープとしても良い。しかし、試験測定装置１００は、スペクトラム・アナライザでも良い。更に、試験測定装置１００は、試験測定装置がベクトル・ネットワーク・アナライザとして動作するのに必要な処理をユーザが設定し、制御し、開始させることができるようにするユーザ・インタフェースを含んでいても良い。先に言及したように、試験測定装置１００は、プロセッサと、被測定デバイスのＳパラメータ・セットを求めるための上述の処理を実行したり、試験測定装置１００のその他の制御を行うための実行可能な命令を蓄積するメモリ（図示せず）とを含んでいる。コンピュータ読み出し可能な媒体上に具現化されるコンピュータ読み出し可能なコードは、実行されると、コンピュータに上述の動作のいずれかを実行させる。本願で用いているように、コンピュータとは、コードを実行できる任意のデバイスである。マイクロプロセッサ、プログラマブル・ロジック・デイバイス、マルチプロセッサ・システム、デジタル・シグナル・プロセッサ、パーソナル・コンピュータなどは、全てそうしたコンピュータの例である。いくつかの実施形態では、コンピュータ読み出し可能な媒体は、非一時的なやり方でコンピュータ読み出し可能なコードを蓄積するよう構成された有体のコンピュータ読み出し可能な媒体でも良い。

本発明の原理をそれに関する好ましい実施形態で説明し、図示してきたが、本発明は、そうした原理から離れることなく、構成や詳細を変更できることは当然である。

１００ 試験測定装置
１０２ ディエンベッド・プローブ
１０４ ディエンベッド・プローブ
１０６ 信号発生装置
１０８ テスト・フィクスチャ
１１０ ポート・ワン
１１２ ポート・ツー
１１４ 被測定デバイス
１１６ 入力ポート
１１８ 出力ポート
１２０ 外部トリガ

Claims (10)

1. 試験測定装置を用いて被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する方法であって、
   第１ディエンベッド・プローブで信号発生装置のインピーダンスを測定する処理と、
   上記被測定デバイスの入力端子に接続される上記第１ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスへの入力電圧を測定する処理と、
   上記被測定デバイスの出力端子に接続される上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスからの出力電圧を測定する処理と、
   上記被測定デバイスの上記入力端子に接続される上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記被測定デバイスの上記出力端子に接続される上記第２ディエンベッド・プローブで、上記被測定デバイスの３つの負荷を測定する処理と、
   上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧、並びに上記被測定デバイスの測定された３つの負荷に基いて、上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理と
   を具える被測定デバイスのＳパラメータ・セット決定方法。
2. 上記第１ディエンベッド・プローブで上記信号発生装置の上記インピーダンスを測定する処理が、上記被測定デバイスを上記第１ディエンベッド・プローブ又は上記第２ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる請求項１の方法。
3. 上記第１ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスへの上記入力電圧を測定する処理が、上記被測定デバイスを上記第２ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる請求項２の方法。
4. 上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスの上記出力電圧を測定する処理が、上記被測定デバイス及び上記信号発生装置を上記第１ディエンベッド・プローブに接続しないで行われる請求項３の方法。
5. 上記被測定デバイスの上記入力電圧の測定処理及び上記被測定デバイスの上記出力電圧の測定処理が、上記第１ディエンベッド・プローブが上記被測定デバイスの上記入力端子に接続され、同時に上記第２ディエンベッド・プローブが上記被測定デバイスの上記出力端子に接続されたときに行われる請求項２の方法。
6. 上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイス及び上記信号発生装置の第２インピーダンスを測定する処理と、
   上記被測定デバイスの上記出力端子及び上記信号発生装置に接続された上記第２ディエンベッド・プローブで上記被測定デバイスの第２出力電圧を測定する処理と
   を更に具え、
   上記計算するステップが、上記第２インピーダンス及び上記被測定デバイスの上記第２出力電圧に基いて上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理を更に含む請求項１の方法。
7. 試験測定装置を用いて、２つより多いポートを有する被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する方法であって、
   上記被測定デバイスの上記２つより多いポートの各２ポートの組み合わせについて、残りのポートを基準インピーダンスで終端させながら、上記概念１の方法を実行する処理と、
   上記２ポートの組み合わせの全てについて決定されたパラメータに基づいて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算する処理と
   を具える被測定デバイスのＳパラメータ・セット決定方法。
8. 試験測定装置を用いて、被測定デバイスのＳパラメータ・セットを決定する試験測定システムであって、
   信号発生装置と、
   上記信号発生装置のインピーダンス及び上記被測定デバイスの入力電圧を測定するよう構成される第１ディエンベッド・プローブと、
   上記被測定デバイスの出力電圧及び上記被測定デバイスのインピーダンスを測定するよう構成される第２ディエンベッド・プローブと、
   このとき、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブは、上記第１ディエンベッド・プローブ及び上記第２ディエンベッド・プローブの両方が上記被測定デバイスに接続されるときに、少なくとも３つの負荷を測定するよう構成されており、
   上記信号発生装置の上記インピーダンス、上記被測定デバイスの上記入力電圧及び上記出力電圧、並びに上記被測定デバイスの上記測定された３つの負荷に基づいて、上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを計算するよう構成されるプロセッサと
   を具える試験測定システム。
9. 第１ポート及び第２ポートを含むテスト・フィクスチャを更に含み、
   上記第１ディエンベッド・プローブは、上記第１ポートを通して上記信号発生装置及び上記被測定デバイスに接続し、上記第２ディエンベッド・プローブは、上記第２ポートを通して上記被測定デバイスに接続する請求項８のシステム。
10. 被測定デバイスに接続するよう構成され、上記被測定デバイスの測定値を得るように構成される２つのディエンベッド・プローブと、
    上記２つのディエンベッド・プローブで得られた上記測定値を受け、上記被測定デバイスの上記測定値に基いて上記被測定デバイスの上記Ｓパラメータ・セットを決定するよう構成されるプロセッサと
    を具える試験測定システム。

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