JP2018511058A - マイクロ波解析機器またはマイクロ波測定機器用の較正装置 - Google Patents

マイクロ波解析機器またはマイクロ波測定機器用の較正装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、ベクトル・ネットワークアナライザなどの解析または測定機器の較正のための較正装置１００に関する。較正装置は、機器を接続可能にする複数の較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂと、複数の較正導波管構造１１１〜１１５および導電性表面１２を含むプレート要素１０とを含み、各較正器コネクタ要素および／またはプレート要素の導電性表面は周期的構造２７を有し、両者の間にギャップ２９が形成されて導波管線路インタフェースが形成されるように配置され、結合される機器の導波管３３に接続された導波管２３を含む各較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂと較正導波管構造（１１１〜１１５との相互接続が可能となる。較正装置は、プレート要素および／または各較正器コネクタ要素を制御可能に動かし、各較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂの異なる較正導波管構造１１１〜１１５への接続を可能にする制御機能部１４および駆動手段１３を更に有する。【選択図】図１

Description

本発明は、出願時の請求項１の冒頭の２つの段落に記載の特徴を有する、マイクロ波回路または装置を解析または測定するためのツールまたは機器用の較正装置に関する。マイクロ波機器は、特に方形導波管技術が使用される場合には、ＴＨｚ以上までの周波数のための装置も意味する。
また、本発明は、出願時の請求項２０の冒頭の１つの段落に記載の特徴を有する、解析または測定機器、例えばベクトル・ネットワークアナライザを導波管較正標準または被試験デバイスに接続するための装置に関する。
また、本発明は、出願時の請求項２６の冒頭の２つの段落に記載の特徴を有する、そのようなツールまたは機器、例えばベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）または伝送ラインを較正するための方法に関する。
フィルタ、アンプなどから、はるかに複雑な多機能システムまで、さまざまな種類のマイクロ波回路やデバイスを解析するために、ベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）が広く使用されている。このような機器は、散乱パラメータ（Ｓパラメータ）を測定することにより、解析対象の回路またはデバイスの特性を評価し、伝送および反射の大きさ（すなわち、Ｓパラメータ）並びに位相を測定する信号源および信号受信器として動作することができる。
しかしながら、最高精度の有用な測定結果を提供するために、ＶＮＡを較正できることが最も重要である。一般に、較正は、測定されてＶＮＡに転送されるいくつかの既知の標準を使用して行われて、したがってＶＮＡからエラーが除去される。
したがって、多数の標準を含むいわゆる較正キットを使用することが知られている。ＶＮＡのポートには、較正を実行および検証するための多数の標準が接続されている。これは非常に時間のかかる、専門家のスキルと高精度が求められるプロセスである。
更に、高周波の使用は着実に注目を集めている。最大約６７ＧＨｚの同軸ケーブルを伝送ラインとして使用することができるため、標準の同軸コネクタが較正キットに使用されている。しかし、６７ＧＨｚを超える周波数の場合、ケーブルの代わりに長方形導波管が使用されるため、較正キットには、試験対象の回路またはデバイス上の等価フランジへのコネクタとして使用される標準導波管フランジが付属する。
低周波数では、同軸ケーブルが使用される場合、既知の較正キットは、複数の同軸コネクタ標準を含む。同軸ケーブル技術により、較正キットとＶＮＡの間の両端にコネクタを備えた柔軟なケーブルを使用することができる。このような柔軟なケーブルにより、測定のセットアップが容易になる。
しかしながら、より高い周波数、例えば、約６７ＧＨｚから約１ＴＨｚまでの間で導波管を使用する必要がある場合、状況ははるかに複雑である。長方形導波管は通常は剛性を有するものであり、２つの反対側に位置する導波管フランジを一緒に接続するときには、高品質で再現可能で非放射性のインタフェースを得て、それによって良好な較正も達成するために、両導波管フランジの間の機械的および電気的接触両方の高品質が要求される。既知の較正キットは、整合負荷、異なる長さのショートした導波管線路（ショートと呼ばれる）、およびある一定の長さの直線導波管線路（スルーと呼ばれる）などの導波管較正標準からなる。これらは、または較正シーケンスでベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）のポートに、またはポート間でねじ止めされている。一般的な較正手順では、オペレータは、較正標準のフランジとＶＮＡのポートとを複数回一緒に接続しなければならない。これは、すべての接合フランジ間を良好に接触させるのに必要な全てのねじのために、非常に時間が掛かり、複雑で退屈な作業である。これには、機械的および電気的に安定した再現可能な接触を必要とするため、常に４本のねじが使用される。接続が完璧でない場合、例えば、わずかな角変位がある場合、または完全な嵌合がなされていない場合、導波管から自由空間への漏れが生じ、接続部での反射が増加する可能性がある。較正手順は、最大限に正確な測定のために、可能な限り完全なこのような接続に基づいている。
国際公開第２０１０／００３８０８号
P.-S. Kildal, E. Alfonso, A. Valero-Nogueira, E. Rajo-Iglesias, "Local metamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates", IEEE Antennas and Wireless Propagation letters (AWPL), Volume 8, pp. 84-87, 2009 E. Rajo-Iglesias, P.-S. Kildal, "Numerical studies of bandwidth of parallel plate cut-off realized by bed of nails, corrugations and mushroom-type EBG for use in gap waveguides", IET Microwaves, Antennas & Propagation, Vol. 5, No 3, pp. 282-289, March 2011 P.-S. Kildal, "Contactless flanges and shielded probes"
したがって、本発明の目的は、上述の問題の１つ以上を解決することができる較正装置を提供することである。
特に、使用および操作が容易な較正装置を提供することが目的である。
また、多数の導波管較正標準に対する較正を迅速かつ容易な方法で可能にする較正装置を提供することが目的である。
また、最小限のねじ込み作業およびねじ緩め作業で導波管フランジを接合することにより、迅速かつ信頼性の高い方法で較正することを可能にする較正装置を提供することが目的である。
具体的に、導波管に使用することができ、フランジ間の位置ずれまたは漏れによる較正誤差発生のリスクなしに高周波数（例えば、６７ＧＨｚ以上）に使用できる較正装置を提供することが目的である。
また具体的に、製造が容易で安価な較正装置を提供することが目的である。
最も強調されるべき目的は、異なる標準導波管の寸法（例えば、ＷＲ１５、ＷＲ１２、・・・ＷＲ３）および対応する標準導波管フランジの寸法に関連して、高周波数および低周波数の測定システムに使用するためにスケーリングされるのに適した較正装置を提供することである。
一般的な導波管測定のための較正装置を提供することも目的である。
したがって、請求項１の特徴を有する、冒頭で参照された装置が提供される。
更に、一般的な回路またはＶＮＡ等、特に導波管フランジを較正するための方法を提供することが目的であり、この方法によって上述の問題の１つ以上が解決される。
したがって、請求項２６の特徴を有する、冒頭で参照された方法が提供される。
更なる目的は、既存の較正標準が以前より容易かつ迅速に使用できるように、解析機器または測定機器を導波管較正規格または被試験デバイスに接続するための装置を提供することである。
したがって、請求項２０の特徴を有する接続装置が提供される。
有利な実施形態は、それぞれ他の従属請求項に記載された特徴を有する。
以下に本発明を非限定的な実施形態を示す添付の図面を参照して更に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による較正装置の図である。 図２は、図１の較正装置の上方からの断面図である。 図３は、図２の矢印Ｂに沿った断面の拡大図である。 図３Ａは、図２の実施形態における較正器コネクタ要素とプレート要素との間の周期的構造の概略側面図である。 図３Ｂは、較正器コネクタ要素とプレート要素との間の周期的構造の別の実施形態の概略側面図である。 図４は、本発明の一実施形態による、周期的構造を有するフランジを備える例示的な較正器コネクタ要素の斜視図である。 図５は、本発明の別の実施形態による、周期的構造を有するフランジを備える例示的な別の較正器コネクタ要素の斜視図である。 図６は、本発明による代替的な較正装置の概略図である。 図７は、解析または測定機器を導波管較正標準または試験対象のデバイスに接続するための装置の断面図であり、較正器コネクタ要素は、２つの導波管フランジの間に直接接続され、両側に周期的構造が設けられている。
図１は、本発明による較正装置１００の第１の実施形態を示す。較正装置１００は、較正中にＶＮＡの２つのポート間、図中の符号付きＶＮＡポート１および２の間に配置され、その後実際の測定中に試験対象回路または試験対象デバイス（ＤＵＴ）に置き換えられる。これにより、較正中に各ＶＮＡポートを接続および切断する回数を、ポートごとに３回または４回から１回に減らすことができる。このことで、較正時間が節約され、また較正がより正確になる。
較正装置１００は、複数の導波管較正標準を備えるか、またはその内部に取り付けられているプレート要素１０を備える。これらは、図１において長方形の導波管開口１１１、１１２、１１３、１１４、１１５としてプレート要素１０の両側の表面に見ることができる。プレート要素１０は、ここでは、プレート要素１０の長手方向の延長部に沿って配置された較正導波管開口１１１、１１２、１１３、１１４、１１５（入力／出力のみが明示されている。）を有する細長いプレートを含む。プレート要素１０の互いに反対に位置する側は、導電性表面１２、１２を含む。較正装置は、そこで使用される標準導波管フランジ３０Ａ、３０ＢによってＶＮＡまたはＤＵＴに接続するためのプレート要素１０の両側に配置されるように適合されたフランジである較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂを更に備える。
図１、図２および図５の図面は概略図であり、周囲の支持構造が省略されていることをここで強調しておかなければならない。フランジすなわち較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂは実際には周囲のハウジング構造に固定されており、そのハウジング構造は、較正手順の間に、２つのフランジすなわち較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂの中央の導波管開口と異なる導波管開口が次々に一致するようにプレート要素１０を移動させる装置を有する。
図示された実施形態における各較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂはフランジ要素を備え、そのフランジ要素の中央部分には、導波管２３の標準的な長方形の開口の周りに周期的または準周期的テクスチャまたは構造２７（本明細書では「構造」と呼ばれる）が配置される（図４参照）。他の実施形態では、較正器コネクタ要素またはフランジ要素は、任意の他の適切な形状、例えば長方形を有し得ることは明らかであろう。
周期的構造２７は、図５に示すような波形状構造でもよく、または図４に示すような複数のピン２６を有する構造であってもよい。図４の実施形態では、ピンは正方形の断面（図４参照）を有するが、円形または長方形のような他の断面形状を有することもできる。
一方の側の導電性の滑らかな平面のフランジ表面すなわち導電性表面１２と、他方の側の周期的構造２７を有する別のフランジ表面との間の接続を提供するのであるが、２つの導波管開口（例えば、導波管較正標準の開口およびＶＮＡ導波管ポートの開口など）は、機械的接触を必要とせずに接続することができる。したがって、２つの接続フランジ表面の間のギャップ２９の存在、例えば空気の存在、或いは気体、真空、または少なくとも部分的に誘電体が充填されたギャップの存在は、周期的構造が２つのフランジ表面の間のあらゆる種類の波伝搬を停止させることで可能となっている。テクスチャとも呼ばれる周期的構造は、ギャップ２９の内部のあらゆる他の方向のギャップ２９内の波の伝搬を停止するように設計されており、波は、較正または測定の少なくとも意図された周波数帯域において一方のフランジ表面の導波管開口から他方の導波管開口へギャップを横断して通過することだけが可能である。したがって、周期的構造の、例えばピン、ポスト、溝、突条部などの形状、寸法並びに構成は、意図された方向以外の方向の波の伝搬を防止するように選択される。
周期的なテクスチャ（構造）が設けられた２つの表面間の非伝搬特性すなわち非漏洩特性は、非特許文献１に記載のもの、および非特許文献１の執筆者によるその後のいくつかの文献に記載されている。非伝搬特性は、阻止帯域と呼ばれる特定の周波数帯域内にあらわれる。したがって、周期的なテクスチャおよびギャップサイズは、較正キットにおいて考慮される標準導波管の動作周波数帯域をカバーする阻止帯域が得られるように設計されなければならない。このような阻止帯域は、非特許文献２に記載のもののような他のタイプの周期的構造によっても提供され得ることも知られている。これらの阻止帯域特性は、特許文献１に記載されているように、いわゆるギャップ導波管線路を形成するためにも使用される。
これまで使用されていたまたはギャップ導波管線路に使用される周期的または準周期的テクスチャのいずれも、本発明の較正キットおよび接続装置に使用することができ、特許請求の範囲に含まれる点は強調しておく必要がある。
導波管のフランジを改善するために周期的なテクスチャを使用するアイデアは、非特許文献３から公知となっており、または２０１２年５月１５日出願の欧州特許出願第１２１６８１０６．８号の明細書にも記載されている。
本発明によれば、２つの表面、例えば平面である導電性表面１２および周期的構造の平面、すなわち波形状構造２７のピンまたは突条部の遊端によって形成される平面は、送信信号の波長の４分の１を超えて離隔されてはならず、４分の１波長未満の間隔で離隔されなければならない。この点については、前述の非特許文献２に詳細に記載されている。
特定の実施形態（図４参照）の周期的構造２７は、例えば０．１５λ×０．１５λの寸法および０．１５〜０．２５λの高さを有する断面を有するピンの配列である周期的構造２７を含む。インタフェースの一方の側の前記導電性表面１２と他方の側の周期的構造２７とによって形成されるインタフェースにより、電力が較正器コネクタ要素の導波管２３の間のギャップ２９を通って漏れることが防止され、例えば、ＶＮＡ導波管３３、および較正導波管構造（図３も参照）と相互接続される。
本発明によれば、周期的構造２７を含む表面と導電性表面１２との組み合わせを使用することによって、すなわち周期的構造をそれぞれ備えた２つの表面と導電性表面との間で（例えば図３Ｂ参照）、導波管線路は、表面が機械的に接触していなくても接続することができ、これにより、既知の構成では上記のように各較正標準に対する較正のために必要となる表面同士を接続するねじ等の締結手段が必要なくなる。
導電性表面１２や周期的構造２７の表面間の間隙を許容するか、または少なくとも表面を接触状態に保つための機械的な固定を必要としないことにより、複数の標準を含むプレート要素１０と較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂとを互いに移動可能に配置することができ、それにより導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂによって、および較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂおよび複数の較正標準を含むプレート要素１０の互いに対する変位を介して較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂに接続された導波管に対して、較正用の導波管開口１１１、１１２、１１３、１１４、１１５によって提供される異なる較正標準を導波管３３に適用することができる。導波管は、異なる較正標準の適用の間での着脱を必要とせずに、自動的かつ機械的に切り替えられると言えるが、周波数帯域のすべての較正標準は自動的に通過させることができる。
図１に示す実施形態では、プレート要素１０は、モータ１３（例えば電気モータ）の作動によって支持ハウジングの内部で移動可能である（非常に概略的に示されているが、プレート要素の直線運動（図１の矢印Ｔ）を制御するように適合されたモータ１３は、異なる方式のために設けることができ、多くの異なる種類のものとすることができるからである）。モータ１３は、制御ユニット１４によって制御されて、較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂ（導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂに接続されている）を、較正用の導波管開口１１１、１１２、１１３、１１４、１１５によって、または較正用導波管構造で形成された異なる較正標準に任意の順序で自動的に１つずつ順番に接続する。したがって、導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂを介したＶＮＡのポートは、導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂを較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂから切り離すことなく、異なる較正標準に接続される。
したがって、較正シーケンスの全体または一部は、オペレータの関与を必要とせずに自動的に実行することができ、これは非常に有利である。この実施形態では、導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂは、複数の標準による較正シーケンス全体を実行するために、較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂに一度ねじなどの固定手段２５で固定するだけでよい。有利な実施形態では、異なる遅延および整合負荷を有するショート較正標準、オフセットショート較正標準、スルー（ｔｈｒｕ）ライン較正標準が、プレート要素１０に設けられる。これらの較正標準の組み合わせは、さまざまな較正手順と較正品質の検証と保証のために使用される。
較正導波管構造、較正標準は、代替的実施形態では、任意の他の適切な断面、例えば円形を有し得ることは明らかである。較正器コネクタ要素は、いくつかの実施形態では、例えば矩形導波管と円形導波管との間の移行部を含むことができる。較正器コネクタ要素または導波管コネクタ要素が円形または矩形導波管を含むか否かにかかわらず、較正標準が円形または長方形などであってもよいことは明らかである。
当然ながら、本発明は、上述の較正標準に限定されず、他の較正標準に追加でまたは単独で、またはこれらの較正標準の一部のみにも等しく適用可能である。
較正キットを含む較正装置では、異なる周波数帯域のために異なる寸法の周期的構造が必要とされるので、異なる周期的構造および異なるサイズの導波管開口を有する異なる較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂが異なる周波数帯域に対して設けられることが好ましい。
図２は、図１の較正装置１００の上方からの図であり、導電性表面１２、１２およびピン２６を有する周期的構造２７を備える較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂと、可動プレート要素１０の配置と、それらの間のギャップ２９、２９が示されている。導波管コネクタ要素３０Ａ、３０Ｂは、有利な実施形態では、ここでは「ねじ」である固定手段２５、２５によって較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂに接続されるが、ねじとは別の固定手段が代替的に使用されてもよい。
図３は、図２のＢで示された部分の拡大図であり、導電性表面１２、１２および較正器コネクタ要素２０Ａ、２０Ｂのここでは複数のピン２６を含む周期的構造２７を有する可動プレート要素１０の一部をより明瞭に示すための図である。それぞれのプレート要素の導電性表面１２、１２と周期的構造２７、２７との間のギャップ２９、２９を図に見ることができ、導波管線路インタフェースの一方の側の周期的構造２７により、破線で示され、かつ較正器コネクタ要素導波管であるＶＮＡ導波管と、他方の導電性表面１２との間のギャップ２９を形成可能となるという事実のために、上述したように導電性表面１２の表面と周期的構造２７の表面との間の相対変位が可能となる。
図３Ａは、突出要素である複数のピン２６を含む周期的構造２７および導電性表面１２およびギャップ２９を有するプレート要素１０の較正器コネクタ要素２０Ａの概略側断面図である。
図３Ｂは、較正器コネクタ要素２０Ａ"が第１の高さの突起要素である複数のピン２６１"を含み、プレート要素１０の導電性表面１２"もまた、ここでは較正器コネクタ要素２０Ａ" の突出要素すなわちピン２６１"と同じ高さの突出要素すなわち複数のピン２６２"を含む。したがって、２つの周期的構造２７１"、２７２"は、較正器コネクタ要素２０Ａ"とプレート要素１０"の両方に設けられた複数の突出要素すなわちピン２６１"、２６２"と、それらの間にギャップ２９"が形成されており、すなわち２組の突出要素すなわちピンが形成されている。いくつかの実施形態では、２組の突出要素すなわちピンはすべて同じ高さであり、各突出要素すなわちピンは、所望の阻止帯域を形成するのに必要な突出要素すなわちピンの全長の半分に対応する長さを有する。
更に他の代替的実施形態では、突出要素すなわちピンまたは波形部（図示せず）の異なる組に対して異なる高さが使用される。更に他の実施形態では、突出要素すなわちピンまたは波形部の長さまたは高さは、対向して配置された突出要素すなわちピンまたは波形部の全長が所望の阻止帯域に必要な長さに対応する限り、それぞれの組（図示せず）内で異なる。このような突出要素の配置は、本出願人によって２０１５年９月２４日に出願された欧州特許出願第１５１８６６６６．２号の明細書にも開示されている。
図４は、ここでは（０．１５λ）２の断面寸法および０．１５〜０．２５λの高さを有する多数の正方形のピン２６を含む周期的構造２７を、導波管２３を囲む配置で備えた較正器コネクタ要素２０Ａを示す斜視図である。上述のように、任意の適切な種類のピンまたは波形部の幅または断面寸法／高さは、測定／較正が実行されるべき周波数帯域によって決定される。周波数帯域が高いほど寸法は小さくなり、寸法は波長と線形に比例し、すなわち周波数が高いほど波長λが小さくなり、寸法が小さくなる。ある周波数帯域について、λは対応する周波数帯域の中心周波数の波長であることは明らかである。図４には、ねじ孔である孔３４（貫通孔であってもなくてもよい）が、導波管コネクタ要素に接続するための固定手段２５のために設けられ（図２参照）、較正器コネクタ要素とプレート要素（すなわち導波管）との間の位置合わせを保証する位置合わせピン用の孔３５が示されている。
図５は、導波管開口２３１を取り囲む溝２６１を有する複数の同心円状に配置された波形を有する波形構造を含む周期的構造２７１を有するフランジを備える別の代替的な較正器コネクタ要素２０Ａ１を示す斜視図である。図５にはまた、導波管コネクタ要素（図２参照）への接続のための固定手段２５（図２参照）用の孔３４と、位置合わせピン用の孔３５が示されている。
更に他の実施形態では、周期的構造は、較正器コネクタ要素およびプレート要素のいずれかまたは両方の上に異なるように配置された波形部によって設けられ得ることは明らかである。
図６は、プレート要素１０'が代わりに、例えばＶＮＡのポートを形成する導波管コネクタ要素３０Ａ'、３０Ｂ'に接続する較正器コネクタ要素２０Ａ'、２０Ｂ'に対して回転並進を行うように適合される、代替実施形態の概略図である。プレート要素１０'は、この実施形態では円形であり、較正標準を含む較正導波管構造１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'は（尚、較正導波管構造１１１'は、図６において要素２０Ｂ'がそれに接続されているので明示されていない）、細長い板の長手方向の延長部に沿って直線的に配置される代わりに、導電性表面１２'、１２を有する円形のプレート要素１０'の外縁部からある距離に分散して配置されている。図１に示す実施形態と同様に、導波管コネクタ要素３０Ａ'、３０Ｂ'は、ねじまたはボルトなどの固定手段２５によって較正器コネクタ要素２０Ａ'、２０Ｂ'に固定される。制御ユニット（図示せず）は、中心軸（図示せず）を通るプレート要素１０'の回転運動、および例えば図１を参照して説明したような異なる較正標準の適用シーケンスなどを制御する。他の全ての態様において、較正装置１００'の構成および機能は、図１〜図４を参照して説明したものと同様である。
図７は、２つの導波管フランジ（３０Ａ"、３０Ｃ"）の間に配置される導波管孔（２３"）を有し、両面に周期的または準周期的構造を有する較正器コネクタ要素２０Ｃ"を含む接続装置を示しており、これはフランジギャップアダプタと呼ばれ、表面だけを含み、フランジは有していない。これにより、ＶＮＡポートのフランジ３０Ａ"を較正器コネクタ要素２０Ｃ"に接続し、ＤＵＴのフランジ３０Ｃ"または別個の較正標準を較正器コネクタ要素２０Ｃ"の反対側に接続するときですら、ねじの使用を避けることができる。図７の符合１１"は、ＤＵＴまたは較正標準のポート、符合３３"はＶＮＡポートを示す。較正器コネクタ要素２０Ｃ"の外側リング３５"は、較正器コネクタ要素のテクスチャ加工された表面と３０Ａ"、３０Ｃ"のフランジ表面との間に明確なギャップを確保する。
較正器コネクタ要素２０Ｃ"の両側のギャップ２９Ａ"、２９Ｂ"は、その周期的構造２７"、２７"と導電性表面１２"、１２"との間に形成される。
ここでは、対応する要素は前の実施形態と同じ参照番号であるが二重プライムを有し、反復して説明しないが、形状、寸法、周期的構造およびその位置等に関する限り、同じ様式で改変して実施できることは明らかであろう。
したがって、これらの較正器コネクタ要素またはフランジギャップアダプタもまた、それぞれの較正標準とＶＮＡポートとの間、および測定時にはＶＮＡポートとＤＵＴポートの間の位置合わせピン（図４、図５を参照）を使用して取り付け可能な自由要素である。したがって、そのような場合には、既存の較正標準を、固定手段なしに位置合わせピンのみで使用することができる。実際には、フランジのねじまたはボルトを取り除くことができ、位置合わせピンまたは類似物のみが必要となる。
したがって、位置合わせピンで位置合わせを保証することができ、また軸方向の公差は、フランジギャップアダプタの表面がテクスチャ加工されているため、あまり重要ではない。次に、他の図示された実施形態のように特別なプレート要素の必要なく、通常の較正キットを使用することもできる。このようなフランジギャップアダプタを用いることにより、既存の別個の較正標準の使用が可能となるが、このことは非常に有利であり、既存の別個の較正標準を用いたより簡便で簡単な較正が可能となる。
表面間の隙間はギャップとして記載されており、小さなギャップであってもよいことに留意されたい。しかし、ギャップはゼロであってもよい。重要な点は、２つの表面の間の電気的接触の必要がないため、電気的接触を確実にするためのねじなどの必要性がないことである。
較正器コネクタ要素は、異なる形状および寸法を有することができること、また、プレート要素も異なる形状および寸法を有することができること、更にプレート要素上の異なる標準、較正器コネクタ要素とプレート要素との間の自動的な接続を可能にする相対運動を異なる方法で提供することもできることは、明らかであろう。
１つの有利な実施形態では、２つではなく４つのポートがあり、例えば４ポートＶＮＡとともに使用されるように適合され、４つの較正コネクタ要素を備える較正装置となる。
本発明は、特定の較正装置のタイプ、較正または導波管コネクタ要素またはコネクタの位置、または特定のプレート要素の形状、特定のタイプの周期的構造、例えば較正器コネクタ要素および／またはプレート要素上の周期的構造の特定の位置、特定の材料等に限定されず、これらの特徴は特許請求の範囲内の請求項の記載の技術範囲で自由に変更可能であることは明らかであろう。
また、駆動および制御機能は、異なる手段によって異なる方法で提供されてもよい。特に、プレート要素の動き、ひいては較正標準、シーケンスの選択などを含む様々な較正標準への接続は、ここで制御ユニットと呼ばれるものを介してコンピュータ制御される。
したがって、好ましくは、較正手順は、コンピュータによって実行され、このコンピュータは、較正シーケンスを制御し、導波管セクション（較正器コネクタ要素）の存在の必要な修正を行い、較正係数を計算し、それらをＶＮＡに転送する。
制御機能は、外部または別個の制御ユニット（例えば図１に概略的に示されているもの）によって提供されてもよいことは明らかであろう。あるいは、較正手順を制御するための制御機能、例えば較正シーケンスは、ＶＮＡ自体の制御機能によって実行することができる。
他の態様においても、本発明は多くの異なる方法で変更可能であることは明らかであろう。本発明の概念は、一般的には導波管測定を行うために、または例えば試験目的または他の目的で適合可能な導波管相互接続を行うために使用することもできる。
本発明には特に、製造、取り付け、制御、特に操作が容易な較正装置が提供されるという利点がある。
既存の較正標準の使用を容易にする接続装置が提供されることも利点である。

Claims (27)

  1. 例えば、ベクトル・ネットワークアナライザなどの解析または測定機器の較正のための較正装置（１００、１００'）であって、
    解析または測定機器を接続可能にする複数の較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'；２０Ａ１；２０"）を含み、
    前記較正装置は、複数の異なる較正標準を含む複数の較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）を有するプレート要素（１０；１０'；１０"）を含み、
    前記プレート要素（１０；１０'；１０"）は、その複数の面において、導電性表面（１２；１２'；１２"）を備え、
    各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"）および／または前記プレート要素（１０"）の前記導電性表面は、周期的または準周期的構造（２７；２７'；２７１'、２７２"；２７１）を有し、
    各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）は、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）と接続可能であり、前記プレート要素との接続により、導波管線路インタフェースが、前記導電性表面（１２；１２'；１２"）と、前記較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）に配置されているときの較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'；２０"；２０Ａ１）の表面とによって形成され、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）と各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）とは、両者の間にギャップ（２９；２９'；２９"）を形成して、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）と各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）とが相対移動可能にされ、
    好ましくは、前記較正装置（１００、１００'）は、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）および／または各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）の相対移動と、各較正器コネクタ要素の前記較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）への接続とを制御する制御機能部（１４）および駆動手段（１３）を更に有するか、または前記制御機能部（１４）および前記駆動手段（１３）、と通信するように適合されて、それにより導波管（２３）を含む各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）に結合される解析または測定機器の導波管（３３）と複数の異なる較正標準との相互接続を可能にすることを特徴とする較正装置。
  2. 請求項１に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記ギャップ（２９；２９'；２９"）が、較正／測定対象の導波管信号の波長の１／４または対応する導波管周波数帯域の中心周波数波長の１／４より小さいことを特徴とする較正装置。
  3. 請求項１または２に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    少なくとも２つの較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"）が、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）の反対側に位置するように適合されることを特徴とする較正装置。
  4. 請求項３に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    ４つの較正器コネクタ要素を有することを特徴とする較正装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）は、導波管（３３）を有する、例えば、ＶＮＡポートまたはＤＵＴのような導波管コネクタ要素（３０Ａ、３０Ｂ；３０Ａ'、３０Ｂ'）に例えばねじ、ボルトまたは類似物（２５）などの結合要素によって着脱自在に結合され、例えば協働する位置合わせピンおよび位置合わせ孔（３５）によって位置合わせされるように適合されることを特徴とする較正装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記プレート要素（１０；１０"）は、細長いプレート要素を含み、前記較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５）は、前記プレート要素（１０）の長手方向の延長部に沿って一列に配置され、
    前記プレート要素（１０）は、前記駆動手段（１３）によって移動可能に適合されて直線並行移動を行い、該直線並行移動は、各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）が、前記制御機能部（１４）によって制御される任意の決定された順序で前記較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５）のそれぞれに配置され得るように行われることを特徴とする較正装置。
  7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の較正装置（１００'）であって、
    前記プレート要素（１０'）は、円形プレート要素を備え、前記較正導波管構造（１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）は、円形の前記プレート要素（１０）からある距離に配置され、
    前記プレート要素（１０'）は、前記駆動手段（１３）によって移動可能に適合されて回転移動を行い、該回転移動は、各較正器コネクタ要素（２０Ａ'、２０Ｂ'；２０Ａ１）が、前記制御機能部（１４）によって制御される任意の決定された順序で前記較正導波管構造（１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）のそれぞれに配置され得るように行われることを特徴とする較正装置。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記周期的または準周期的構造（２７；２７１"、２７２"）は、正方形の断面を有する複数のピンまたは突出要素（２６；２６１"、２６２"）を含むことを特徴とする較正装置。
  9. 請求項８に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記複数のピンまたは突出要素（２６；２６１"、２６２"）は、λが対応する導波管の中心周波数の波長であるとき、約０．１５λ×０．１５λの断面寸法を有し、約０．１５〜０．２５λの範囲内の高さを有することを特徴とする較正装置。
  10. 請求項１から７のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記周期的または準周期的構造は、円形の断面を有する複数のピンまたは突出要素を含むことを特徴とする較正装置。
  11. 請求項１０に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記複数のピンまたは突出要素は、λが対応する導波管の中心周波数の波長であるとき、約０．１５〜０．２５λの高さを有することを特徴とする較正装置。
  12. 請求項１から７のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記周期的または準周期的構造は、前記ギャップ（２９；２９'；２９"）内を伝搬する任意の波に対するカットオフを提供することができる波形表面または任意の他の周期的または準周期的構造を含むことを特徴とする較正装置。
  13. 請求項１から７のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）が、周期的または準周期的構造（２７；２７１"、２７２"）を有す表面を含み、前記プレート要素（１０；１０'"）は、滑らかな導電性表面（１２、１２'）を含むことを特徴とする較正装置。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の較正装置であって、
    各較正器コネクタ要素（２０"）が、ピンまたは突出要素（２６１"）の第１の組を含む周期的または準周期的構造（２７１"）を有する表面を含むことを特徴とする較正装置。
    前記プレート要素（１０"）は、ピンまたは突出要素（２６２"）の第２の組を含む周期的または準周期的構造（２７２"）を有する表面を含み、前記ピンまたは突出要素（２６１"）の第１の組の各ピンまたは突出要素（２６１"）は、例えば第２の組の前記ピンまたは突出要素（２６２"）に対向するように配置されることを特徴とする較正装置。
  15. 請求項１４に記載の較正装置であって、
    前記ピンまたは突出要素の第１の組および第２の組のピンまたは突出要素（２６１"；２６２"）の長さまたは高さは同じであり、各々のピンまたは突出要素は所望の阻止帯域を形成するのに必要な全長の実質的に半分の長さを有し、
    前記ピンまたは突出要素の第１の組および第２の組の、および／または前記ピンまたは突出要素の第１の組および第２の組のそれぞれの内部のピンまたは突出要素の長さまたは高さは異なり、２つの互いに対向するピンまたは突出要素の長さの合計は、所望の阻止帯域を形成するのに必要な全長に一致することを特徴とする較正装置。
  16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    ピンまたは突出要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"；２０Ａ１）の複数の組を備える較正キットを含み、前記複数の組の各々は、特定の周波数帯域に適合した寸法を有する、例えばピン、波形表面または類似構造などの周期的または準周期的構造を有する複数の較正器コネクタ要素を含むことを特徴とする較正装置。
  17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    ベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）の較正と品質検証に使用されるように適合されていることを特徴とする較正装置。
  18. 請求項１７に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    前記制御機能部は、較正装置の外部コンピュータまたは前記ベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）と通信するベクトル・ネットワークアナライザ（ＶＮＡ）のコンピュータによって提供されることを特徴とする較正装置。
  19. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の較正装置（１００、１００'）であって、
    自動的に操作されるべく適合されていることを特徴とする較正装置。
  20. 較正および測定中の、例えばベクトル・ネットワークアナライザなどの解析または測定機器への接続のための装置であって、
    対向する２つの導波管フランジ（３０Ａ"、３０Ｃ"）の間に配置される導波管孔（２３"）を有するディスクまたはプレートの形態の較正器コネクタ要素（２０Ｃ"）を含み、それにより２つの接合導波管フランジの間の非接触接続を可能にし、前記２つの接合導波管フランジの一方は、例えばベクトル・ネットワーク・アナライザ（ＶＮＡ）などの解析または測定機器のポートであり、他方は、導波管較正標準または試験対象のデバイスのいずれかのポートであり、
    較正器コネクタ要素（２０Ｃ"）は、両側の２つの表面を備え、各表面は、第１および第２の周期的または準周期的構造を形成する導波管孔（２３"）の周囲に周期的または準周期的構造（２７Ａ"、２７Ｂ"）を有し、
    前記較正器コネクタ要素（２０Ｃ"）は、前記周期的または準周期的構造（２７Ａ"、２７Ｂ"）と対応するフランジ（３０Ａ"、３０Ｃ"）の滑らかな表面との間にギャップ（２９Ａ"、２９Ｂ"）が形成されるように、導波管フランジ（３０Ａ"、３０Ｃ"）に接続可能であり、それにより、例えばＶＮＡのような解析または測定機器の導波管（３３"）と、導波管ポートを含む導波管較正標準（１１"）または試験対象のデバイスとの非接触接続を可能にすることを特徴とする装置。
  21. 請求項２０に記載の装置であって、
    対応する導波管周波数帯域の波長または中心周波数波長の１／４より小さいことを特徴とする装置。
  22. 請求項２０または２１に記載の装置であって、
    前記周期的または準周期的構造（２７"）は、正方形、長方形、または円形の断面を有する複数のピン、突出要素、ポスト、または類似物（２６"）を含むことを特徴とする装置。
  23. 請求項２２に記載の装置であって、
    前記複数のピン、突出要素、ポスト、または類似物（２６"）は、λが対応する導波管の中心周波数の波長であるとき、約０．１５λ×０．１５λの断面寸法を有し、約０．１５〜０．２５λの範囲内の高さを有することを特徴とする較正装置。
  24. 請求項２１または２２に記載の装置であって、
    前記周期的または準周期的構造は、前記周期的または準周期的構造と滑らかな導波管フランジ（３０Ａ"、３０Ｃ"）との間のギャップ（２９Ａ"、２９Ｂ"）内を伝搬する任意の波に対するカットオフを提供することができる波形表面または任意の他の周期的または準周期的構造を含むことを特徴とする装置。
  25. 請求項２０から２４のいずれか一項に記載の装置であって、
    既存の導波管較正標準とともに使用されるように適合されていることを特徴とする装置。
  26. 例えば、ベクトル・ネットワークアナライザなどの解析または測定機器の較正のための方法であって、
    前記解析または測定機器は、それに接続可能にするために複数の較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'；２０Ａ１）を含み、
    任意の順番で実施される以下のステップ、すなわち
    複数の異なる較正標準を含む複数の較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）を有するプレート要素（１０；１０'）上に配置された、該プレート要素に関連する複数の較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"、２０Ａ１）を提供するステップであって、
    前記プレート要素（１０；１０'）は、その複数の面に、導電性表面（１２；１２'）を備え、
    各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"：２０Ａ１）は、周期的または準周期的構造（２７；２７１"、２７'）および／または周期的または準周期的構造（２７２"）を有する前記プレート要素（１０"）の前記導電性表面（１２"）を有し、前記導電性表面（１２"）と周期的構造（２７）との間または較正器コネクタ要素の周期的または準周期的構造（２７１"、２７２"）のそれぞれと前記プレート要素（１０"）との間にギャップ（２９；２９'；２９"）が設けられて、導波管線路インタフェースを形成する、
    該ステップと、
    解析または測定機器の導波管（３３）が、各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"：２０Ａ１）の導波管（２３）に接続されるように、各較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"：２０Ａ１）に、それぞれに対応する導波管コネクタ要素（３０Ａ、３０Ｂ；３０Ａ'、３０Ｂ'）を結合要素によって結合するステップとを含み、
    前記方法は更に、
    駆動手段および制御機能部（１３、１４）によって制御可能に駆動されることにより、前記プレート要素（１０；１０'；１０"）および／または複数の前記較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"：２０Ａ１）の相互で較正シーケンスを実施するステップであって、前記較正シーケンスは、選択された複数の前記較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'、２０"：２０Ａ１）が、前記複数の較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）のなかの１つから他の１つへと自動的に移動されるように実施され、それにより各較正器コネクタ要素の導波管（２３）および解析または測定機器の導波管（３３）が、異なる複数の較正導波管構造（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５；１１１'、１１２'、１１３'、１１４'、１１５'、１１６'）との制御可能に相互接続されることが可能となり、もって異なる較正標準に対する較正を含む全ての較正シーケンスがオペレータの介入なしで自動的に行われる、該ステップを更に含むことを特徴とする方法。
  27. 請求項２６に記載の方法であって、
    前記プレート要素（１０；１０'）の前記導電性表面（１２；１２'）間のギャップは、測定対象の信号の波長の１／４または対応する導波管周波数帯域の中心周波数波長の１／４よりも小さく、
    前記方法は、更に
    較正対象の信号の周波数帯域に適合されたピン、波形表面または類似構造の寸法を有する周期的または準周期的構造を有する較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'；２０Ａ１）を選択することによって、前記周波数帯域に応じて較正器コネクタ要素（２０Ａ、２０Ｂ；２０Ａ'、２０Ｂ'；２０Ａ１）を、選択するステップを含むことを特徴とする方法。
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