JP2015179086A

JP2015179086A - バイアス・ティ回路網及びバイアス・ティ使用方法

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Publication number: JP2015179086A
Application number: JP2015056211A
Authority: JP
Inventors: グレゴリー・ソボルースキ; Sobolewski Gregory
Original assignee: Keithley Instruments LLC
Current assignee: Keithley Instruments LLC
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2015-10-08
Also published as: CN104935322A; EP2921869A3; CN104935322B; US20150270823A1; US9553559B2; EP2921869A2

Abstract

【課題】バイアス・ティの低電流性能を改善する【解決手段】バイアス・ティ回路網６００には、ＡＣ信号パス６０４とＤＣ信号パス６０３中にスイッチ６４５及び６５０があり、高インピーダンスＡＣ測定、低電流ＤＣ測定、又はこれらの両方に使用されるバイアス・ティの性能を改善する。スイッチ６４５及び６５０は、アイソレートされた制御回路６６０及び６６５によって光学的に制御されても良い。複数のダイオードのセットが、スイッチではなくて、ＤＣ信号パスに設け、高インピーダンスＡＣ測定に使用されるバイアス・ティの性能を高めるようにしても良い。【選択図】図６

Description

本開示は、バイアス・ティに関し、特に、低電流測定及びＡＣ高インピーダンス測定のための電流処理を改善する設定変更可能なバイアス・ティに関する。

バイアス・ティは、典型的には、ダイプレクサ（diplexer）としても動作可能なパッシブ３ポート電気回路網である。動作の１モードでは、バイアス・ティ回路網の１つのポートが非常に低い周波数又は直流（ＤＣ）信号源に接続され、別のポートが高周波数又は交流信号源に接続される。バイアス・ティは、その回路網の第３ポートがＤＣ及びＡＣ信号の両方に同時に結合されるように、ＤＣ信号源信号とＡＣ信号源信号を組み合わせる。バイアス・ティは、ＤＣパワーをＡＣ信号に導入する必要がある多くのアプリケーションにおいて有益な周知の電気デバイスである。典型的なアプリケーションとしては、フォトダイオード、レーザ又はリモート・アンテナ増幅器への電源供給がある。

また、バイアス・ティは、典型的には、双方向性である。従って、動作のもう１つのモードでは、ＡＣ及びＤＣ合成（“ＡＣ＋ＤＣ”）信号が、このティの第３ポートに加えられると、バイアス・ティ回路網が信号のＡＣ及びＤＣ成分に分離するので、ティのＡＣポートで信号のＡＣ成分を測定でき、ティのＤＣポートで信号のＤＣ成分を測定できる。このモードでバイアス・ティを使用するアプリケーションの例としては、パッケージ・デバイス特性評価やウエハー調査がある。これら形式のアプリケーションでは、ティのＡＣ＋ＤＣ組み合わせポートを被測定デバイスの出力端子に接続することで、ユーザは、ＤＣ及びＡＣ試験間で試験設定を再設定することなしに、デバイスのＤＣ特性を測定できると共に、デバイスのＡＣ特性を測定できる。このようなアプリケーションでは、ある形式のデバイスに関して、バイアス・ティは、高インピーダンス測定のためのＡＣ信号に加えて、非常に低いＤＣ電流レベルを測定装置に伝達する。低電流ＤＣ測定及びＡＣ高インピーダンス測定の両方で良い性能を実現することは、バイアス・ティの設計者に、特別な課題を生じさせる。

最もシンプルなバイアス・ティ構造では、コンデンサ、抵抗器及び３つの同軸コネクタ採用している。同軸コネクタは、ティのＤＣ信号ポート、ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ組み合わせ信号ポートとして機能する。コンデンサは、ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に接続される。抵抗器は、ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に接続される。このバイアス・ティ構造の全体的なＤＣ性能は、抵抗性要素がティのＤＣパスを伝達できる電流を制限するので、制約がある。

改善されたＤＣ性能は、ＤＣパス中の抵抗器をインダクタンス・コイルと入れ替えた改良バイアス・ティ構造で実現される。理想的なインダクタンス・コイルは、ＤＣポートに逆流するＡＣ信号をブロックするが、この構造のＡＣ性能は、潜在的なＬＣ共振効果によって制限されることがある。また、こうした構造は、同軸コネクタをティのポートとして利用するので、その低電流性能は、同軸コネクタにつきものの漏れ電流のために制約される。

特開２００７−１７４２９号公報

"バイアス・ティ"、テクトロニクス社、[online]、[２０１５年３月１９日検索]、インターネット<http://jp.tek.com/components/bias-tees>

低電流性能を改善するために、同軸コネクタではなくて、３重同軸コネクタ（Triaxial Connector）が、ＤＣポート及びＡＣ＋ＤＣポートに関して使用されている。上述した構造中の単一のコンデンサは、２つの直列コンデンサに交換される。これらコンデンサの１つは、ＤＣ信号で「ガード」され、それによって、このコンデンサを通した漏れ電流を最小化している。しかし、このコンデンサは、通常、比較的大きな容量を有しているので、電流ノイズを発生しがちであり、そのために、バイアス・ティの低電流性能を依然として阻害している。

本発明の実施形態は、従来技術のこれら及びその他の制約を解決しようとするものである。

設定変更可能なバイアス・ティには、ＡＣ信号ポート、ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートがある。このバイアス・ティは、ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートとして３重同軸コネクタを有する。ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に結合された第１電気回路網は、ティを通るＤＣ信号パスを提供する。第２電気回路網は、ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に結合される。第２電気回路網には、直列の第１コンデンサ、スイッチ及び第２コンデンサがある。第２コンデンサは、３重同軸ＤＣ及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートのガードによって「ガード」される。スイッチは、閉じたときには、ティを通るＡＣ信号パスを提供し、開いたときには、このＡＣパスを遮断するよう構成される。

ＡＣ信号パス及びＤＣ信号パスを有する設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法は、ＡＣ信号パス又はＤＣ信号パスのどちらかを開く処理と、開いていないパスを通して運ばれる信号をＤＣ信号ポート又はＡＣ信号ポートのどちらかでそれぞれ測定する処理とを含む。

本発明の概念（コンセプト）は、色々あるなかでも、特に次のような種々の観点から表すことができる。即ち、本発明の概念１は、ＡＣ信号ポートと、ガードを有する３重同軸のＤＣ信号ポートと、ガードを有する３重同軸のＡＣ＋ＤＣ信号ポートとを有する設定変更可能なバイアス・ティ回路網であって、
上記ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートの間に結合され、上記ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートの間にＤＣパスを生じさせる第１電気回路網と、
上記ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に結合され、直列に接続された第１コンデンサ、第１スイッチ及び第２コンデンサを含み、上記第１スイッチが閉じた場合に上記ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間にＡＣパスを生じさせ、上記第１スイッチが開いた場合に上記ＡＣパスを切断する第２電気回路網と
を具え、
上記ＤＣ信号ポートの上記ガードが、上記ＡＣ＋ＤＣ信号ポートの上記ガードに接続され、
上記第１コンデンサ及び上記第１スイッチが、上記ガード及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に直列に結合されている。

本発明の概念２は、上記概念１のバイアス・ティ回路網であって、上記第１スイッチは、上記第１スイッチが開かれた場合に、上記第１コンデンサの容量よりも、小さい容量を有している。

本発明の概念３は、上記概念１のバイアス・ティ回路網であって、上記第１電気回路網は、インダクタンス・コイルを含んでいる。

本発明の概念４は、上記概念１のバイアス・ティ回路網であって、上記第１電気回路網は、逆極性で結合された２つのダイオードと並列に接続された抵抗器を含んでいる。

本発明の概念５は、上記概念１のバイアス・ティ回路網であって、上記第１電気回路網は、第２スイッチと直列に接続されたインダクタンス・コイルを含み、上記第２スイッチが閉じた場合には上記ＤＣパスを維持し、上記第２スイッチが開いた場合には、高インピーダンスを提供するよう構成されている。

本発明の概念６は、上記概念５のバイアス・ティ回路網であって、
上記第２スイッチと並列に接続され、上記第２スイッチが開いた場合に、制御可能な電流量が上記ＤＣパスを通るように、その抵抗値が選択される抵抗器を更に具えている。

本発明の概念７は、上記概念５のバイアス・ティ回路網であって、上記第１及び第２スイッチの少なくとも１つが、１ｐＡより小さい漏れ電流を有している。

本発明の概念８は、上記概念５のバイアス・ティ回路網であって、上記第１及び第２スイッチの少なくとも１つが、光学的に制御されるスイッチを有している。

本発明の概念９は、上記概念５のバイアス・ティ回路網であって、
上記第１スイッチを制御するよう構成される第１制御回路と、
上記第２スイッチを制御するよう構成される第２制御回路と
を更に具えている。

本発明の概念１０は、上記概念９のバイアス・ティ回路網であって、このとき、上記第１及び第２制御回路の少なくとも１つが、光学的にアイソレートされた発光ダイオードを含んでいる。

本発明の概念１１は、上記概念１０のバイアス・ティ回路網であって、光学的にアイソレートされた上記発光ダイオードは、それぞれ対応する光学的に制御されるスイッチから空気によって絶縁されている。

本発明の概念１２は、上記概念１１のバイアス・ティ回路網であって、上記第１及び第２制御回路の少なくとも１つは、上記ＡＣ信号ポートにＤＣバイアス電圧を加えることによって制御可能である。

本発明の概念１３は、上記概念１２のバイアス・ティ回路網であって、上記ＡＣ信号ポートに第１ＤＣバイアス電圧を加えることによって、上記第１制御回路が上記第１スイッチを開くと共に上記第２制御回路が上記第２スイッチを閉じ、上記ＡＣ信号ポートに第２ＤＣバイアス電圧を加えることによって、上記第１制御回路が上記第１スイッチを閉じると共に上記第２制御回路が上記第２スイッチを開く。

本発明の概念１４は、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート及びＡＣ信号ポートの間のＡＣパスと、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート及びＤＣ信号ポートの間のＤＣパスとを有する設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、
上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスの１つを開く処理と、
上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスのそれぞれで、開いていないパスを通して運ばれる信号を測定する処理と
を具えている。

本発明の概念１５は、上記概念１４による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスの１つを開く処理は、ＡＣパス・スイッチを開く処理を含んでいる。

本発明の概念１６は、上記概念１５による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＡＣパス・スイッチを開く処理が、
ＡＣパス・スイッチ制御信号を生成する処理と、
上記ＡＣパス・スイッチ制御信号に応答して上記ＡＣパス・スイッチを開く処理と
を含んでいる。

本発明の概念１７は、上記概念１６による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＡＣパス・スイッチは、光学的に制御されるスイッチであって、上記ＡＣパス・スイッチ制御信号を生成する処理が、
上記ＡＣ信号ポートでＤＣバイアス電圧を受ける処理と、
上記ＤＣバイアス電圧を受ける処理に応答して、光学的にアイソレートされた発光ダイオードを動作させる処理と
を含んでいる。

本発明の概念１８は、上記概念１４による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスの１つを開く処理は、ＤＣパス・スイッチを開く処理を含んでいる。

本発明の概念１９は、上記概念１８による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＤＣパス・スイッチを開く処理が、
ＤＣパス・スイッチ制御信号を生成する処理と、
上記ＤＣパス・スイッチ制御信号に応答して上記ＤＣパス・スイッチを開く処理と
を含んでいる。

本発明の概念２０は、上記概念１９による設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、上記ＤＣパス・スイッチは、光学的制御されるスイッチであって、上記ＤＣパス・スイッチ制御信号を生成する処理が、
上記ＡＣ信号ポートでＤＣバイアス電圧を受ける処理と、
上記ＤＣバイアス電圧を受ける処理に応答して、光学的にアイソレートされた発光ダイオードを動作させる処理と
を含んでいる。

図１は、同軸コネクタ、コンデンサ及び抵抗器を含む従来バイアス・ティの回路図である。図２は、同軸コネクタ、コンデンサ及びインダクタンス・コイルを含む従来バイアス・ティの回路図である。図３は、同軸コネクタ、３重同軸コネクタ、コンデンサ及びインダクタンス・コイルを含む従来バイアス・ティの回路図である。図４は、ＡＣ信号パスにスイッチを組み入れた本発明のいくつかの実施形態によるバイアス・ティの回路図である。図５は、ＡＣ信号パス及びＤＣ信号パスにスイッチを組み入れた本発明のいくつかの実施形態によるバイアス・ティの回路図である。図６は、ＡＣ信号パス及びＤＣ信号パスにスイッチを組み入れ、スイッチ用のアイソレートされた制御回路を有する本発明のいくつかの実施形態によるバイアス・ティの回路図である。図７は、ＡＣ信号パス及びＤＣ信号パスにスイッチを組み入れ、ＡＣ信号で駆動される、スイッチ用のアイソレートされた制御回路を有する本発明のいくつかの実施形態によるバイアス・ティの回路図である。図８は、ＡＣ信号パスにスイッチを組み入れ、ＤＣ信号パスにダイオードを組み入れた本発明のいくつかの実施形態によるバイアス・ティの回路図である。

図１は、ＡＣ信号ポートとして機能する同軸コネクタ１０５と、ＤＣ信号ポートとして機能する同軸コネクタ１１０と、ＡＣ＋ＤＣの組み合わせ信号ポートとして機能する同軸コネクタ１１５と、ＡＣ信号ポート１０５及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート１１５の間に結合されるコンデンサ１２０と、ＤＣ信号ポート１１０及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート１１５の間に結合される抵抗器１２５とを含むシンプルな従来のバイアス・ティ回路網１００を示す。このコンデンサは、ＡＣ信号をＡＣ＋ＤＣポートに結合するが、ＤＣ信号がＡＣポートに逆流するのは、おおよそブロックし、これによって、バイアス・ティを通るＡＣ信号パス１０４を提供する。抵抗器は、ＤＣ信号をＡＣ＋ＤＣポートに結合し、これによって、バイアス・ティを通るＤＣ信号パス１０３を提供する。先に説明したように、この形式のバイアス・ティでは、通常、良いＡＣ結合が与えられるが、そのＤＣ性能は、ＤＣ信号パス中の抵抗器によって、制約される。

図２は、図１に示すバイアス・ティに比較して改善されたＤＣ性能を提供する従来のバイアス・ティ回路網２００を示す。バイアス・ティ２００は、図１に描かれたバイアス・ティに類似するが、ＤＣ信号パス中の抵抗器がインダクタンス・コイル２２５に入れ替えられている点が異なる。このバイアス・ティの構造では、使用されるインダクタンス・コイル２２５が必要な電流を物理的に処理できるとすれば、電流のフル・レンジをＡＣ＋ＤＣ信号ポート２１５へ伝達できるので、ＤＣ性能が改善される。しかし、ＤＣ性能におけるこの改善に関するトレードオフとして、コンデンサ２２０とインダクタンス・コイル２２５の選択に依存するＬＣ共振のために、ＡＣ性能が低下する。加えて、バイアス・ティ２００は、同軸ＤＣ信号ポート２１０及び同軸ＡＣ＋ＤＣ信号ポート２１５につきものの漏れ電流はもちろん、インダクタンス・コイル２２５の理想的でない物理的な現実の特性のために、低電流性能に限界がある。

従来のバイアス・ティ構造の別の形式で、図３に描かれたバイアス・ティ回路網３００は、ティの低電流性能を改善する。この構造のバイアス・ティ回路網３００は、図２に描いたバイアス・ティ回路網と類似するが、バイアス・ティ回路網３００では、ＡＣ信号パス３０４中の単一のコンデンサが、直列の２つのコンデンサ、コンデンサ３２０及びコンデンサ３３０と交換されている点が異なっている。図２に描いたバイアス・ティ回路網のように、同軸コネクタ３０５は、ＡＣ信号ポートとして機能する。しかし、バイアス・ティ回路網３００では、ＤＣ信号ポートとして機能するコネクタは、３重同軸コネクタ（Triaxial Connector）３１０であり、ＡＣ＋ＤＣ信号ポートとして機能するコネクタは、３重同軸コネクタ３１５である。一般に、３重同軸ケーブル及びコネクタには、外部シールドと、フォース（force）として知られる中心導体コアと、フォースと外部シールド間のガードとして知られる内部シールドとがある。ガードは、フォースとほぼ同じ電位に維持され、それによって、フォースとガード間の漏れ電流を最小限にしている。

図３のバイアス・ティ回路網３００では、コンデンサ３２０、３３０は、ＡＣ信号ポート同軸コネクタ３０５の中心導体と、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ３１５のフォースとの間に直列に結合され、それによって、バイアス・ティ３００を通るＡＣパス３０４を提供する。インダクタンス・コイル３２５は、ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ３１０のフォースと、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ３１５のフォースとの間に結合され、バイアス・ティ３００を通るＤＣパス３０３を提供する。ＤＣ信号ポートのガード３３５は、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３１５のガード３４０と、更に、コンデンサ３２０、３３０間のノードに接続される。この構成では、バイアス・ティ３００の低電流性能は、図２に描かれたバイアス・ティのものよりも良い。ガード３３５の電圧は、ＤＣ信号電圧に追従するので、コンデンサ３２０には、０Ｖがかかる。したがって、コンデンサ３２０を通した漏れ電流は最小化され、これは、バイアス・ティ３００の全体的な低電流測定性能を改善する。しかし、コンデンサ３２０は、典型的には、比較的大きな容量を有するので、バイアス・ティ３００の低電流測定性能は、ガード３３５及びＤＣ信号間の大きなコンデンサ３２０の存在から生じる電流ノイズのために、依然として制限される。

図４は、本発明の実施形態による設定変更可能なバイアス・ティ回路網４００を示す。バイアス・ティ回路網４００には、ＡＣ信号ポートとして機能するコネクタ４０５と、ＤＣ信号ポートとして機能する３重同軸コネクタ４１０と、ＡＣ＋ＤＣ信号ポートとして機能する３重同軸コネクタ４１５とがある。バイアス・ティ回路網４００は、双方向性である。ＡＣ信号ポートコネクタ４０５は、典型的には同軸コネクタである。ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ４１０、４１５は、それぞれフォース及びガードを有する。ＤＣ信号ポートのガード４３５は、ＡＣ＋ＤＣ信号ポートのガード４４０に接続される。

バイアス・ティ回路網４００には、ＤＣ信号ポート４１０のフォースと、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート４１５ののフォースとの間に結合され第１電気回路網４０１があり、バイアス・ティ４００のこれら２つのポート間にＤＣパス４０３を提供する。図４のバイアス・ティ回路網４００では、電気回路網４０１にインダクタンス・コイル４２５がある。バイアス・ティ回路網４００には、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート４１５のフォースと、ＡＣ信号ポート４０５の中心導体の間に結合された第２電気回路網４０２もある。この第２電気回路網４０２には、直列に結合されたコンデンサ４２０、スイッチ４４５及びコンデンサ４３０がある。コンデンサ４３０は、ＡＣ信号ポート４０５の中心導体と、ガード４３５、４４０との間に結合される。コンデンサ４２０及びスイッチ４４５は、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート４１５のフォースと、ガード４３５、４４０との間に直列に結合される。スイッチ４４５が閉じられると、電気回路網４０２は、ＡＣ信号ポート４０５及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート４１５との間に、バイアス・ティ４００を通るＡＣパス４０４を提供する。スイッチ４４５が開かれると、ＡＣパス４０４は分断されるか、ないしは切断される。

スイッチ４４５が閉じられると、コンデンサ４２０は、バイアス・ティ４００を通るＤＣパス４０１中のＤＣ信号によって「ガードされる」とよばれる。即ち、ガード４３５の電圧はＤＣ信号ポート４１０のフォースの電圧に追従するので、コンデンサ４２０にかかるのは０Ｖであり、そのため、コンデンサ４２０を通る漏れ電流が最小化される。しかし、スイッチ４４５が閉じられると、ＤＣ低電流を測定するときのバイアス・ティ回路網４００の性能は、電流ノイズによって依然として悪い影響を受ける。電流ノイズは、コンデンサ４２０が典型的には比較的大きな容量を有するために、発生することがある。好ましくは、スイッチ４４５は、開いた場合に、スイッチ４４５の寄生容量がコンデンサ４２０の容量よりも十分に小さくなるように、設計されるか又は選択される。従って、スイッチ４４５を開くことにより、ＡＣパス４０４が切断されると共に電流ノイズが減少し、これによって、低電流測定に使用した場合のバイアス・ティ回路網４００の性能が改善される。

図５は、本発明の別の実施形態による設定変更可能なバイアス・ティ回路網５００を示す。図４で描かれたバイアス・ティ回路網４００のように、図５のバイアス・ティ回路網５００には、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ５１５のフォースと、ＡＣ信号ポート５０５の中心導体との間に結合された電気回路網５０２がある。電気回路網５０２には、閉じたときには、バイアス・ティ５００を通るＡＣ信号パス５０４を提供すると共に、開いたときには、ＡＣ信号パス５０４を切断し、コンデンサ５２０によって生成されることがある電流ノイズを低減することによって、低電流測定アプリケーションに関する性能改善をもたらすスイッチ５４５がある。

バイアス・ティ５００には、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ５１５のフォースと、ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ５１０のフォースとの間に結合された電気回路網５０１もある。電気回路網５０１には、直列に結合されたインダクタンス・コイル５２５及びスイッチ５５０があり、スイッチ５５０が閉じている場合、電気回路網５０１は、バイアス・ティ５００を通るＤＣ信号パス５０３を提供する。スイッチ５５０を開けると、ＤＣ信号パス５０３に高インピーダンスが形成され、これによって、高インピーダンスＡＣ測定に関するバイアス・ティ５００の性能が改善される。抵抗器５５５がスイッチ５５０と並列に結合され、スイッチ５５０が開いている場合であっても、バイアス・ティ５００が、低下させた電流ＤＣバイアス機能を依然としていくらかは有することを可能にしている。

動作においては、バイアス・ティ５００を用いる１つの方法としては、ＤＣパス５０３又はＡＣパス５０４のどちらかを開き、続いて、開かなかったパスを通して運ばれる信号を測定する。測定は、例えば、ＡＣ信号ポート５０５又はＤＣ信号ポート５１０のそれぞれで行っても良い。ＤＣパス５０３を開けることには、スイッチ５５０を開けることを含んでも良い。スイッチ５５０は、生成されたＤＣパス・スイッチ制御信号に応答して開かれるようにしても良い。同様に、ＡＣパス５０４を開けることには、スイッチ５４５を開けることを含んでも良い。スイッチ５４５は、生成されたＡＣパス・スイッチ制御信号に応答して開かれても良い。

スイッチ５４５、５５０の両方は、好ましくは、非常に低い漏れ電流のスイッチに設計されるか又は選択される。１つの設計として考えられるのは、特定インピーダンスのスイッチである。例えば、もしスイッチが１００Ｖで出力するよう制御されて１ＧΩの特定インピーダンスを有するなら、１００ｎＡの電流が出力端子に流れる。こうした漏れ電流は、低電流測定に使用されるバイアス・ティ５００には許容できない。実際上、制御回路とスイッチ回路を１つのパッケージに入れ、そして、許容できるほど充分低い漏れ電流を有するスイッチを含むようにするのは困難かもしれない。そこで、スイッチ５４５、５５０は、好ましくは、例えば、スイッチが光学的に制御されるような、別々でアイソレートされた制御回路とスイッチ回路とを有するスイッチに設計又は選択される。

図６は、本発明の別の実施形態による設定変更可能なバイアス・ティ回路網６００を示す。バイアス・ティ６００は、図５に示したバイアス・ティ５００と類似するが、バイアス・ティ６００では、ＡＣ信号パス６０４中のスイッチ６４５が光電セル６７０によって作動し、ＤＣ信号パス６０３中のスイッチ６５０が光電セル６７５によって作動する点が異なる。光電セル６７０は、アイソレートされた制御回路６６０に応答し、光電セル６７５は、アイソレートされた制御回路６６５に応答する。制御回路６６０、６６５の出力信号としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光がある。好ましくは、制御回路６６０、６６５は、例えば、空気のような非常に高いインピーダンス材料によって、それぞれ対応する光電セル６７０、６７５から絶縁される。いくつかの実施形態では、単一の制御信号が、制御回路６６０、６６５の両方に入力されるようにしても良い。

動作において、制御回路６６０、６６５から出力信号を生成することを、スイッチ６４５、６５０をそれぞれ制御するのに利用しても良い。制御回路６６０、６６５から出力信号を生成することには、ＤＣバイアス電圧を生成することが含まれる。

図７は、本発明の別の実施形態によるもので、自己完結型スイッチ制御を提供する設定変更可能なバイアス・ティ回路網７００を示す。バイアス・ティ７００の構造は、図６に示したバイアス・ティ６００と類似するが、バイアス・ティ７００では、制御回路７６０、７６５の入力端子がＡＣ信号ポート７０５の入力端子に結合されている点が異なる。ＡＣ信号ポート７０５に入力されるＡＣ信号（図示せず）は、バイアス・ティ７００にＡＣ結合されるので、そして、そのＡＣ信号は、それ自身のＤＣバイアス・レベルを有することがあるので、このＤＣバイアス・レベルを制御するのを制御回路７６０、７６５を選択的に駆動するのに利用しても良い。制御回路７６０、７６５は、図７ではＬＥＤとして描かれているが、制御回路７６０、７６５は、スイッチ７４５、７５５をそれぞれ作動させる光電セル７７０、７７５についての異なるスイッチ制御ロジックを実現するために、種々の異なる構成で設計され、配置されても良い。バイアス・ティ７００を使用した測定に制御回路のインピーダンスが干渉しないように、好ましくは、制御回路７６０、７６５を駆動するのに必要な電流は、比較的小さい。加えて、制御回路７６０、７６５がＬＥＤの場合では、クロストークを防ぐように、これらＬＥＤは、好ましくは、光学的に互いにアイソレートされる。

最後に、図８は、本発明の別の実施形態による設定変更可能なバイアス・ティ回路網８００を示す。バイアス・ティ８００は、図８のバイアス・ティ８００に電気回路網８０２（ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ８１５のフォースとＡＣ信号ポート８０５の中心導体の間に結合された直列結合のコンデンサ８２０、スイッチ８４５及びコンデンサ８３０を含む）がある点で、図５に描かれたバイアス・ティ５００に類似する。コンデンサ８３０は、ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ８１０のガード８３５と、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート３重同軸コネクタ８１５のガード８４０とによってガードされる。スイッチ８４５は、閉じた場合にバイアス・ティ８００を通るＡＣ信号パス８０４を提供し、開いた場合にＡＣ信号パス８０４を切断するように設定される。

バイアス・ティ８００には、ＤＣ信号ポート８１０のフォースと、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート８１５のフォースとの間に結合され、バイアス・ティ８００を通るＤＣ信号パス８０３を提供する電気回路網８０１もある。電気回路網８０１には、並列に結合された１対のダイオード８６０、８６５と、抵抗器８５５がある。ダイオード８６０、８６５は、互いに逆極性で結合される。この構成によれば、ＤＣ信号電流が小さい場合に、バイアス・ティ８００のＡＣ高インピーダンス測定性能が改善されるが、バイアス・ティ８００が、ＡＣ高インピーダンス測定性能を低下させつつ、高ＤＣバイアス電流を供給することも可能にする。好ましくは、ダイオード８６０及び８６５によるＤＣ低下（ドロップ）は、バイアス・ティ８００が使用される測定システム（図示せず）中で校正されるか、又は、このドロップを補正するリモート検出機能が加えられる。本発明の別の実施形態では、上述のバイアス・ティ４００、５００、６００及び７００にリモート検出機能を加える。

先の説明から明かなように、本発明は、バイアス・ティの性能に大きな前進をもらす。説明の都合上、本発明の具体的な実施形態を示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなしに、種々の変形を行えることが理解できよう。

４００バイアス・ティ回路網
４０１第１電気回路網
４０２第２電気回路網
４０３ＤＣパス
４０４ＡＣパス
４０５ＡＣ信号ポート
４１０ＤＣ信号ポート
４１５ＡＣ＋ＤＣ信号ポート
４２０コンデンサ
４３０コンデンサ
４３５ＤＣ信号ポート・ガード
４４０ＡＣ＋ＤＣ信号ポート・ガード
４４５スイッチ
５００バイアス・ティ回路網
５０１第１電気回路網
５０２第２電気回路網
５０３ＤＣパス
５０４ＡＣパス
５０５ＡＣ信号ポート
５１０ＤＣ信号ポート
５１５ＡＣ＋ＤＣ信号ポート
５２０コンデンサ
５３０コンデンサ
５３５ＤＣ信号ポート・ガード
５４０ＡＣ＋ＤＣ信号ポート・ガード
５４５スイッチ
５５０スイッチ
５５５抵抗器
６００バイアス・ティ回路網
６０１第１電気回路網
６０２第２電気回路網
６０３ＤＣパス
６０４ＡＣパス
６０５ＡＣ信号ポート
６１０ＤＣ信号ポート
６１５ＡＣ＋ＤＣ信号ポート
６２０コンデンサ
６３０コンデンサ
６３５ＤＣ信号ポート・ガード
６４０ＡＣ＋ＤＣ信号ポート・ガード
６４５スイッチ
６５０スイッチ
６５５抵抗器
６６０制御回路
６６５制御回路
６７０光電セル
６７５光電セル
７００バイアス・ティ回路網
７０１第１電気回路網
７０２第２電気回路網
７０３ＤＣパス
７０４ＡＣパス
７０５ＡＣ信号ポート
７１０ＤＣ信号ポート
７１５ＡＣ＋ＤＣ信号ポート
７２０コンデンサ
７３０コンデンサ
７３５ＤＣ信号ポート・ガード
７４０ＡＣ＋ＤＣ信号ポート・ガード
７４５スイッチ
７５０スイッチ
７５５抵抗器
７６０制御回路
７６５制御回路
７７０光電セル
７７５光電セル
８００バイアス・ティ回路網
８０１第１電気回路網
８０２第２電気回路網
８０３ＤＣパス
８０４ＡＣパス
８０５ＡＣ信号ポート
８１０ＤＣ信号ポート
８１５ＡＣ＋ＤＣ信号ポート
８２０コンデンサ
８３０コンデンサ
８３５ＤＣ信号ポート・ガード
８４０ＡＣ＋ＤＣ信号ポート・ガード
８４５スイッチ
８５５抵抗器
８６０ダイオード
８６５ダイオード

Claims

ＡＣ信号ポートと、ガードを有する３重同軸のＤＣ信号ポートと、ガードを有する３重同軸のＡＣ＋ＤＣ信号ポートとを有する設定変更可能なバイアス・ティ回路網であって、
上記ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートの間に結合され、上記ＤＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポートの間にＤＣパスを生じさせる第１電気回路網と、
上記ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に結合され、直列に接続された第１コンデンサ、第１スイッチ及び第２コンデンサを含み、上記第１スイッチが閉じた場合に上記ＡＣ信号ポート及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間にＡＣパスを生じさせ、上記第１スイッチが開いた場合に上記ＡＣパスを切断する第２電気回路網と
を具え、
上記ＤＣ信号ポートの上記ガードが、上記ＡＣ＋ＤＣ信号ポートの上記ガードに接続され、
上記第１コンデンサ及び上記第１スイッチが、上記ガード及びＡＣ＋ＤＣ信号ポート間に直列に結合されるバイアス・ティ回路網。
上記第１電気回路網が、第２スイッチと直列に接続されたインダクタンス・コイルを含み、上記第２スイッチが閉じた場合には上記ＤＣパスを維持し、上記第２スイッチが開いた場合には、高インピーダンスを提供するよう構成される請求項１のバイアス・ティ回路網。
ＡＣ＋ＤＣ信号ポート及びＡＣ信号ポートの間のＡＣパスと、ＡＣ＋ＤＣ信号ポート及びＤＣ信号ポートの間のＤＣパスとを有する設定変更可能なバイアス・ティを使用する方法であって、
上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスの１つを開く処理と、
上記ＡＣパス又は上記ＤＣパスのそれぞれで、開いていないパスを通して運ばれる信号を測定する処理と
を具えるバイアス・ティ使用方法。