JP2016099194A - 無線周波数パラメーターの校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本案は、無線周波数パラメーターの校正方法を提供する。
【解決手段】まず、被測定物の無線周波数パラメーター回路内の開路パラメーターや短絡パラメーター及び負荷パラメーターを測定し、測定された開路パラメーター測定値や短絡パラメーター測定値及び負荷パラメーター測定値を、それぞれ、指向性誤差方程式や信号源マッチ誤差方程式及び一反射経路誤差方程式に代入して、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路誤差を求め、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路を、無線周波数パラメーター方程式に代入して無線周波数パラメーター実際値が算出され、無線周波数パラメーター実際値が、予めに設定されたデシベル値より小さいかを判断し、はいであれば、校正を行い、いいえであれば、戻って、再び、測定する。本発明によれば、価額が高い基準校正セットを取り替えて、より精密にパラメーター校正が実現される。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線周波数パラメーターの校正方法に関し、特に、より精密に校正パラメーターを算出できる無線周波数パラメーターの校正方法に関する。

高周波回路の設計に、いわゆるＳパラメーター（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）である無線周波数パラメーターが利用され、高周波の領域において、絶対的な開路や短絡を定義することが難しいし、ネットワークにおいても、総電圧や電流を測定することが、容易ではない。同時に、ある能動素子は、例えば、トランジスターやダイオード等は、開路や短絡の回路環境においても、安定的にワークできない。そのため、高周波の容易に測定できる入射と反射パワーを利用して、回路のパラメーターを定義し、すなわち、いわゆるＳパラメーターである。

一般に、無線周波数パラメーターを算出する数式は、次のようになり、図１は、理想的なネットワークアナライザであり、因此直接に、Ｓ_１１Ｍを読出せば、Ｓ_１１Ａがわかる。しかし、事実上、器械誤差をモデル化させ、図２を参照しながら、図から分かるように、測定されたＳ_１１Ｍは、指向性誤差Ｅ_Ｄや信号源マッチ誤差Ｅ_Ｓ、反射経路誤差Ｅ_ＲＴ、及びＳ_１１Ａの函数になる。信号流れ図の概念によれば、Ｓ_１１Ｍは、次の（１−１）式によって表示されることができ、

基準校正セット“理想的な負荷（Ｐｅｒｆｅｃｔ Ｌｏａｄ）”を測定して、０∠０°＝Ｓ_１１Ａを（１−１）式に代入すると、（１−２）式になる。

実際的に、負荷の正方向反射パラメーター値Ｓ_１１を測定すると、Ｓ_１１ＭＬ＝Ｅ_Ｄになる。

“短絡（Ｓｈｏｒｔ）”を測定すれば、（１−３）式が得られる。

その中、ｍＳ_１１ＭＳが実際測定した短絡のＳ_１１であって、Ｓ_{１１ＡＳ＿８５０５２Ｄ}が基準校正セット（８５０５２Ｄ）の短絡のＳ_１１である。

“開路（Ｏｐｅｎ）”を測定すれば、（１−４）式が得られる。

その中ｍＳ_１１ＭＯが実際測定した開路のＳ_１１であって、Ｓ_{１１ＡＯ＿８５０５２Ｄ}が基準校正セット（８５０５２Ｄ）の開路のＳ_１１である。

（１−３）式と（１−４）式とを同時に解すると、Ｅ_Ｓ、Ｅ_ＲＴが得られる。Ｅ_Ｓ、Ｅ_ＲＴが得られた後、（１−５）式により、Ｓ_{１１Ａ＿Ｄｕｔ}が得られ、これが、被測定物の実際Ｓ_１１である。

その中、Ｓ_{１１Ｍ＿Ｄｕｔ}は、被測定物のＳ_１１を測定したものである。

しかしながら、上記の校正方法によっては、基準校正セットを方程式に代入するため、算出結果が、不正確になり易く、また、基準セットの価額が高くて、コストダウンの効果が得られない。

本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理的である本発明に係る無線周波数パラメーターの校正方法を提案する。

本発明の主な目的は、価額が高い基準校正セットを取り替えて、本発明の校正公式による運算を利用して、非基準的な測定値に合わせて、より精密にパラメーター校正できる無線周波数パラメーターの校正方法を提供する。

本発明の他の目的は、計算が簡単で、数値がより正確的になり、基準校正セットよりも、コストが低くなる無線周波数パラメーターの校正方法を提供する。

本発明は、上記の目的を達成するため、無線周波数パラメーターの校正方法であり、
被測定物の無線周波数パラメーター回路内の開路パラメーターや短絡パラメーター及び負荷パラメーターを測定するステップ（ａ）と、
測定した上記開路パラメーター測定値や上記短絡パラメーター測定値及び上記負荷パラメーター測定値を、それぞれ、指向性誤差方程式や信号源マッチ誤差方程式及び反射経路誤差方程式に代入して、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路誤差を求めるステップ（ｂ）と、
上記指向性誤差や上記信号源マッチ誤差及び上記反射経路を、無線周波数パラメーター方程式に代入して、無線周波数パラメーター実際値を算出し、その中、上記無線周波数パラメーター方程式は、

であって、
上記Ｅ_ＲＴが上記反射経路誤差、Ｅ_Ｄが上記指向性誤差、上記Ｅ_Ｓが上記信号源マッチ誤差、上記Ｓ_１１Ｍが上記無線周波数パラメーター測定値、Ｓ_１１Ｍが上記無線周波数パラメーター実際値である、ステップ（ｃ）と、
上記無線周波数パラメーター実際値が、予めに設定されたデシベル値より小さいかを判断し、はいであれば、校正を行い、いいえであれば、上記ステップ（ａ）へ戻って、再び、測定を行うステップ（ｄ）と、
が含有される。

以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。

従来技術の理想ネットワークアナライザの信号流れ図 図１のエラーモデル 本発明に係るシステムのブロック図 本発明の実施例の無線周波数パラメーターの校正ステップの流れ図

図３は、本発明に係るシステムのブロック図であり、システム構造を実施例として、詳しく説明する。図のように、電子切り替え装置１０を有し、電子切り替え装置１０は、短絡パラメーター測定値を測定するための短絡測定端１４と、開路パラメーター測定値を測定するための開路測定端１５と、負荷パラメーター測定値を測定する負荷測定端１６と、双方向伝達機能を有し、信号を受送信でき、機械３０が電気的に接続される信号端１２と、が含有され、その内部に、信号源を発射する信号発射機３２と、信号分析器３４とが設置され、機械３０から、信号源を、信号端１２へ送信して、電子切り替え装置１０が、測定する短絡測定端１４や開路測定端１５或いは負荷測定端１６に切り替え、信号端１２により、測定した信号を、機械３０へ入力し、機械３０内の信号分析器３４により、受信した信号を分析する。

また、図３と図４を参照する。図のように、本実施例は、上記の構造において、短絡パラメーター測定値や開路パラメーター測定値及び負荷パラメーター測定値を測定して、無線周波数パラメーターを算出した後、校正することに適用できるだけでなく、更に、各種類の測定信号の装置に適用できる。
無線周波数パラメーターの校正ステップは、まず、ステップＳ１０に入り、電子切り替え装置１０の短絡測定端１４や開路測定端 １５及び負荷測定端１６で、開路パラメーターや短絡パラメーター及び負荷パラメーターが分かり、電子切り替え装置１０は、被測定物の無線周波数パラメーター回路を有してもよく、被測定物の開路パラメーターや短絡パラメーター及び負荷パラメーターを測定できる。本実施例は、電子切り替え装置１０を、実施例として説明するだけである。続いて、ステップＳ１２に移行し、測定した開路パラメーター測定値や短絡パラメーター測定値及び負荷パラメーター測定値を、それぞれ、指向性誤差方程式や信号源マッチ誤差方程式及び反射経路誤差方程式に代入して、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路誤差が得られる。その中、指向性誤差方程式 （１）は、

であり、
その中、Ｅ_Ｄが指向性誤差、Ｓ_１１ＡＳが短絡パラメーター実際値、Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値、Ｓ_１１ＡＬが負荷パラメーター実際値、Ｓ_１１ＭＳが短絡パラメーター測定値、Ｓ_１１ＭＯが開路パラメーター測定値、Ｓ_１１ＭＬが負荷パラメーター測定値である。

信号源マッチ誤差方程式（２）は、

であり、
その中、Ｅ_Ｓが信号源マッチ誤差、Ｓ_１１ＡＳが短絡パラメーター実際値、Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値、Ｓ_１１ＡＬが負荷パラメーター実際値、Ｓ_１１ＭＳが短絡パラメーター測定値、Ｓ_１１ＭＯが開路パラメーター測定値、Ｓ_１１ＭＬが負荷パラメーター測定値である。

反射経路誤差方程式（３）は、

であり、
その中、Ｅ_ＲＴが反射経路誤差、Ｅ_Ｄが指向性誤差、Ｅ_Ｓが信号源マッチ誤差、Ｓ_１１ＭＯが開路パラメーター測定値、Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値である。指向性誤差と信号源マッチ誤差及び反射経路誤差が得られた後、ステップＳ１４に入り、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路を、無線周波数パラメーター方程式に代入して、無線周波数パラメーター実際値を算出し、その中、無線周波数パラメーター方程式（４）は、

であり、
その中、Ｅ_ＲＴが反射経路誤差、Ｅ_Ｄが指向性誤差、Ｅ_Ｓが信号源マッチ誤差、Ｓ_１１Ｍが無線周波数パラメーター測定値、Ｓ_１１Ｍ為無線周波数パラメーター実際値である。
このように、無線周波数パラメーター実際値が算出され、最後に、ステップＳ１６に移行し、無線周波数パラメーター実際値が、予めに設定された−５０（ｄＢ）デシベルであるデシベル値より小さいかを判断し、はいであれば、ステップＳ１８に移行し、ステップＳ１４において、算出した無線周波数パラメーター実際値で、無線周波数パラメーター校正を行い、いいえであれば、ステップＳ１０に戻り、再び、無線周波数パラメーター実際値を測定算出する。

また、上記の指向性方程式や信号源マッチ誤差方程式、反射経路誤差方程式及び無線周波数パラメーター方程式は、従来の方程式（５）から推定されるものである。方程式（５）は、

方程式（５）により、下記方程式（６）が得られる。

方程式（６）によれば、下記方程式（７）が得られる。

また、方程式（７）によれば、反射経路誤差方程式（３）が得られる。

また、開路パラメーター測定値（Ｓ_１１ＭＯ）と開路パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＯ）を方程式（７）に代入すると、下記方程式（８）が得られる。

短絡パラメーター測定値（Ｓ_１１ＭＳ）と短絡パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＳ）を方程式（７）に代入すると、下記方程式（９）が得られる。

負荷パラメーター測定値（Ｓ_１１ＭＬ）と負荷パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＬ）を方程式（７）に代入すると、下記方程式（１０）が得られる。

更に、 ［方程式（８）＊ 短絡パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＳ）］ − ［方程式（９）＊ 開路パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＯ） ］で、下記方程式（１１）が得られる。

［方程式（８）＊ 開路パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＯ） ］ − ［方程式（１０）＊ 開路パラメーター実際値（Ｓ_１１ＡＯ） ］で、下記方程式（１２）が得られる。

最後に、方程式（１１）と方程式（１２）とを同時解すると、次の指向性誤差方程式（１）が得られる。

また、信号源マッチ誤差方程式（２）が得られる。

上記推定によれば、指向性方程式（１）や信号源マッチ誤差方程式（２）、反射経路誤差方程式（３）及び無線周波数パラメーター方程式（４）が得られ、また、上記の各方程式によれば、自動的に無線周波数パラメーターが算出される。

以上のように、価額が高い基準校正セットを取り替えて、本発明に係る校正公式による運算を利用することで、非基準的な測定値に合わせて、より精密にパラメーター校正でき、また、計算が簡単で、数値がより正確的になり、基準校正セットよりも、コストが低くなる本発明に係る校正公式が得られる。

そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的であるため、法に従って特許出願する。

以上は、単に、本発明のより良い実施例にすぎず、本発明は、それによって制限されることが無い。本発明に係る特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。

１０ 電子切り替え装置
１２ 信号端
１４ 短絡測定端
１５ 開路測定端
１６ 負荷測定端
３０ 機械
３２ 信号発射機
３４ 信号分析器

Claims (5)

1. 被測定物の無線周波数パラメーター回路内の開路パラメーターや短絡パラメーター及び負荷パラメーターを測定するステップ（ａ）と、
   測定した前記開路パラメーター測定値や前記短絡パラメーター測定値及び前記負荷パラメーター測定値を、それぞれ、指向性誤差方程式や信号源マッチ誤差方程式及び反射経路誤差方程式に代入して、指向性誤差や信号源マッチ誤差及び反射経路誤差を求めるステップ（ｂ）と、
   前記指向性誤差や前記信号源マッチ誤差及び前記反射経路を、無線周波数パラメーター方程式に代入して、無線周波数パラメーター実際値を算出し、その内、前記無線周波数パラメーター方程式は、
   

   

   であって、
   前記Ｅ_ＲＴが前記反射経路誤差、Ｅ_Ｄが前記指向性誤差、前記Ｅ_Ｓが前記信号源マッチ誤差、前記Ｓ_１１Ｍが前記無線周波数パラメーター測定値、Ｓ_１１Ｍが前記無線周波数パラメーター実際値である、ステップ（ｃ）と、
   前記無線周波数パラメーター実際値が、予め設定されたデシベル値より小さいかを判断し、はいであれば、校正を行い、いいえであれば、前記ステップ（ａ）へ戻って、再び、測定を行うステップ（ｄ）と、が含有されることを特徴とする、
   無線周波数パラメーターの校正方法。
2. 前記指向性誤差方程式は、
   

   

   であって、
   その内、前記Ｅ_Ｄが前記指向性誤差、前記Ｓ_１１ＡＳが短絡パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＡＬが負荷パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＭＳが前記短絡パラメーター測定値、前記Ｓ_１１ＭＯが前記開路パラメーター測定値、前記Ｓ_１１ＭＬが前記負荷パラメーター測定値であることを特徴とする請求項１に記載の無線周波数パラメーターの校正方法。
3. 前記信号源マッチ誤差方程式は、
   

   

   であって、
   その内、前記Ｅ_Ｓが前記信号源マッチ誤差、前記Ｓ_１１ＡＳが短絡パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＡＬが負荷パラメーター実際値、前記Ｓ_１１ＭＳが前記短絡パラメーター測定値、前記Ｓ_１１ＭＯが前記開路パラメーター測定値、前記Ｓ_１１ＭＬが前記負荷パラメーター測定値であることを特徴とする請求項１に記載の無線周波数パラメーターの校正方法。
4. 前記反射経路誤差方程式は、
   

   

   であって、
   その内、前記Ｅ_ＲＴが前記反射経路誤差、Ｅ_Ｄが前記指向性誤差、前記Ｅ_Ｓが前記信号源マッチ誤差、前記Ｓ_１１ＭＯが前記開路パラメーター測定値、前記Ｓ_１１ＡＯが開路パラメーター実際値であることを特徴とする請求項１に記載の無線周波数パラメーターの校正方法。
5. 前記予め設定されたデシベル値が−５０（ｄＢ）デシベルであることを特徴とする請求項１に記載の無線周波数パラメーターの校正方法。

Images