JP2871505B2 - インピーダンス測定方法 - Google Patents

インピーダンス測定方法

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JP2871505B2 JP1715495A JP1715495A JP2871505B2 JP 2871505 B2 JP2871505 B2 JP 2871505B2 JP 1715495 A JP1715495 A JP 1715495A JP 1715495 A JP1715495 A JP 1715495A JP 2871505 B2 JP2871505 B2 JP 2871505B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インピーダンス測定
方法に関し、特に、π型3端子インピーダンス回路網に
おける特定のインピーダンス回路素子のインピーダンス
のみを測定するインピーダンス測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例を図3を参照して説明する。図3
において、DUTは測定の対象とされるべきπ型3端子
インピーダンス回路網を示す。1はπ型3端子インピー
ダンス回路網DUTについてインピーダンスを測定する
ネットワークアナライザを示す。
【0003】測定の対象とされるべきDUTについて説
明すると、π型3端子インピーダンス回路網の3端子の
内の1個の端子である一方の測定端子T1と他方の測定
端子T2との間に接続されるインピーダンス素子20
と、一方の測定端子T1に接続されるアドミッタンス素
子21と、π型3端子インピーダンス回路網の3端子の
内の1個の端子である他方の測定端子T2に接続される
アドミッタンス素子22とより成り、アドミッタンス素
子21およびアドミッタンス素子22の他方の端子は相
互に接続してこれをπ型3端子インピーダンス回路網の
3端子の内の1個の端子である共通接地端子T3とする
ものである。
【0004】次に、ネットワークアナライザ1について
説明すると、11は正弦波発振器であり、その一方の端
子はO1およびO2により示される正弦波出力部に特性イ
ンピーダンスを介して接続する一方、その他方の端子は
接地している。VRは電圧計であり、その一方の端子は
Rにより示される測定部に接続する一方、その他方の端
子は接地している。VAも電圧計であり、その一方の端
子はAにより示される測定部に接続する一方、その他方
の端子は接地している。
【0005】ここで、上述されたネットワークアナライ
ザ1を使用して上述されたπ型3端子インピーダンス回
路網DUTのインピーダンス素子20のインピーダンス
mを測定する方法を説明する。先ず、インピーダンス
素子20の接続する一方の測定端子T1はこれを正弦波
出力部O1に接続する一方、インピーダンス素子20の
接続される他方の測定端子T2は測定部Aに接続する。
アドミッタンス素子の共通接地端子T3は接地する。そ
して、正弦波出力部O2と測定部Rとは相互に接続して
おく。
【0006】ネットワークアナライザ1とπ型3端子イ
ンピーダンス回路網DUTとが図3の如くに接続された
状態において、仮にアドミッタンス素子21およびアド
ミッタンス素子22が存在しないものとすると、DUT
は単なるインピーダンス素子20に過ぎないのであるか
ら、そのインピーダンスZmは下記の式(1)により測
定することができる。
【0007】 Zm=2Z0(Vm−1) (1) ここで、 Z0 :測定系の特性インピーダンス Vm:ネットワークアナライザの測定値(ノーマライズ
後の比測定電圧の逆数)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ここにおい
て測定の対象としているDUTは単純なインピーダンス
素子20のみより成るものではなくして、上述した通り
インピーダンス素子20の接続する両測定端子にはアド
ミッタンス素子21およびアドミッタンス素子22がそ
れぞれ接続している。従って、アドミッタンス素子の共
通接地端子T3を接地し或はこの共通端子を接地から切
り離してみても、インピーダンス素子20のインピーダ
ンスを式(1)に基づいて測定すると、これらアドミッ
タンス素子がインピーダンス素子20に接続された状態
の測定を実施したこととなり、正確にインピーダンス素
子20のインピーダンスを測定したことにはならない。
【0009】この発明は、上述の通りの問題を解消した
π型3端子インピーダンス回路網における特定のインピ
ーダンス回路素子のインピーダンスのみを比較的簡単、
容易に測定するインピーダンス測定方法を提供するもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】正弦波発振器11の発振
出力が送り出される正弦波出力部Oを有すると共に入力
される電圧を測定する測定部A、Rを複数個有するネッ
トワークアナライザ1を使用し、π型3端子インピーダ
ンス回路網DUTの測定端子T1、T2間に回路網を構成
するインピーダンス素子20は接続されており、回路網
を構成するアドミッタンス素子21、22を両測定端子
1およびT2に接続し、両アドミッタンス素子21、2
2の他方の端子は共通接地端子T3として接地し、測定
端子T1を正弦波出力部Oに接続すると共に他方の測定
端子T2を測定部Aに接続し、一方の測定端子T1は、更
に、他の測定部Rに接続してインピーダンス素子20の
インピーダンスを測定するインピーダンス測定方法を構
成した。
【0011】そして、上述のインピーダンス測定方法に
おいて、複数の測定部RおよびAにおいて電圧を測定
し、両電圧の比をとるインピーダンス測定方法を構成し
た。また、基準インピーダンス2種についてそれぞれ電
圧を測定し、両電圧の比をとるインピーダンス測定方法
を構成した。更に、測定端子間に、ゼロインピーダン
ス、インピーダンス既知の所定インピーダンスを接続
し、それぞれについて電圧を測定し、両電圧の比をとる
インピーダンス測定方法を構成した。
【0012】そして、インピーダンス測定方法におい
て、他方の測定端子T2に接続するアドミッタンス素子
22のアドミッタンスを予め測定しておくインピーダン
ス測定方法を構成した。
【0013】
【実施例】この発明の実施例を図1および図2を参照し
て説明する。図1は測定対象のDUTとネットワークア
ナライザの接続を示す図であり、図2はこの発明のイン
ピーダンス測定方法を説明する図である。先ず、測定の
対象であるDUTについて説明すると、π型3端子イン
ピーダンス回路網の3端子の内の1個の端子である一方
の測定端子T1と他方の測定端子T2との間に接続される
インピーダンス素子20と、一方の測定端子T1に接続
されるアドミッタンス素子21と、π型3端子インピー
ダンス回路網の3端子の内の1個の端子である他方の測
定端子T2に接続されるアドミッタンス素子22とより
成り、アドミッタンス素子21およびアドミッタンス素
子22の他方の端子は相互に接続してこれをπ型3端子
インピーダンス回路網の3端子の内の1個の端子である
共通接地端子T3とするものである。
【0014】次に、ネットワークアナライザ1について
説明すると、正弦波発振器11はその一方の端子を正弦
波出力部O1に特性インピーダンスを介して接続する一
方、その他方の端子は接地している。そして、電圧計V
Rおよび電圧計VAを具備している。電圧計VRの一方の
端子を測定部Rに接続する一方、その他方の端子は接地
している。電圧計VAの一方の端子は測定部Aに接続す
る一方、その他方の端子は接地している。なお、電圧計
Rおよび電圧計VAはその入力端インピーダンスは極め
て大であり、電流は殆ど流れない。
【0015】上述されたネットワークアナライザ1を使
用してπ型3端子インピーダンス回路網DUTのインピ
ーダンス素子20のインピーダンスZmを測定するこの
発明の方法を説明する。先ず、インピーダンス素子20
の接続される一方の測定端子T1はこれを同軸ケーブル
0を介して正弦波出力部O1に接続する一方、インピー
ダンス素子20の接続される他方の測定端子T2は同軸
ケーブルC2を介して測定部Aに接続する。アドミッタ
ンス素子の共通接地端子T3は接地する。そして、一方
の測定端子T1は、更に、同軸ケーブルC1を介して測定
部Rに接続する。この様に接続し、測定部Rおよび測定
部Aにおける電圧を測定し、測定電圧の比をとる。
【0016】ここで、正弦波発振器11の出力電圧をV
1とする。同軸ケーブルC0を介して僅かに減衰してDU
Tの測定端子T1に実際に印加される電圧をV2、電流を
2とする。測定部Rにおいて測定される電圧をv1、電
流をi1とする。そして、測定部Aにおいて測定される
電圧をv2、電流をi2とすると、下記の通りの関係が成
り立つ。
【0017】
【数1】 以上の式(2)において、4端子パラメータは測定端子
1と測定部Rとの間を接続する同軸ケーブルC1を含む
経路の4端子パラメータを示す。そして、式(3)にお
いて、第1番目の4端子パラメータはアドミッタンス素
子Y1の4端子パラメータを示し、第2番目の4端子パ
ラメータはインピーダンス素子20のの4端子パラメー
タを示し、第3番目の4端子パラメータはアドミッタン
ス素子Y2の4端子パラメータを示し、第4番目の4端
子パラメータは測定端子T2と測定部Aとの間を接続す
る同軸ケーブルC2を含む経路の4端子パラメータを示
す。
【0018】電圧計VRおよび電圧計VAはその入力端イ
ンピーダンスは極めて大であり、電流は殆ど流れないの
で、i1=0およびi2=0として、式(2)および式
(3)から下記の式(2’)および式(3’)を容易に
求めることができる。 V2=A1・v1 (2’) V2={A2+(A2・Y2+B2)Zm}v2 (3’) ここで、v1/v2=αmとおき、式(2’)および式
(3’)からV2を消去することにより、 αm=A2/A1+(Y2・A2/A1+B2/A1)Zm (4) を得る。
【0019】式(4)において、 1 /v 2 =αm はネッ
トワークアナライザによる測定結果の逆数であり、変数
2/A1、変数B2/A1およびアドミッタンスY2 を決
定することができさえすれば、結局、π型3端子インピ
ーダンス回路網DUTのインピーダンス素子20のイン
ピーダンスZm が正確に測定されたことになる。ここ
で、アドミッタンスY 2 はアドミッタンス測定回路装置
を測定端子T 2 と接地との間に接続して極く容易に測定
することができる。これについては後で説明される。ア
ドミッタンスY 2 が測定されて既知であるものとして、
2個の変数A 2 /A 1 および変数B 2 /A 1 を決定する仕
方を説明する。未知の2個の変数に対応して2種類の基
準インピーダンスを使用する。
【0020】 先ず、測定端子T1 と測定端子T2
の間をショートする。これらの測定端子間をショートす
るということは、2種類の基準インピーダンスの内の一
方をゼロインピーダンス、即ちZm=0とすることであ
る。また、測定端子間をショートした時のネットワーク
アナライザの測定値の逆数をα 0 とすると、式(4)か
ら、 A2/A1=α0 (5) を得る。ここで、α 0 は測定値であるので、未知の変数
2 /A 1 を決定することができたことになる。
【0021】 次いで、2種類の基準インピーダンス
の内の他方を正確にインピーダンスの測定のなされてい
るインピーダンス素子とし、これを測定端子T1 と測定
端子T2 との間に接続してネットワークアナライザによ
り測定する。インピーダンス素子の値をZ、その時のネ
ットワークアナライザの測定値の逆数をα L とし、Y 2
は式(4)に存在しないのでY 2 =0とする。式(4)
にこれらと式(5)を代入すると、 α L =α 0 +Z 2 /A 1 となる。これを変形して、 2 /A 1 =(α L −α 0 )/Z (6) を得る。ここで、α L 、α 0 はネットワークアナライザ
の測定値の逆数であり、Zは既知であるので、B 2 /A 1
を決定することができる。以上の結果を式(4)に代入
すると、測定対象のDUTのZ m はDUTをネットワー
クアナライザで測定した値の逆数をα m とすると、 m =Z(α m −α 0 )/(α L −α 0 +α 0 2 Z) 上式において、Zは既知、α 0 、α L 、α m は測定値の
逆数であるので、Y 2 を知ることができれば、DUTの
インピーダンスZ m を正確に測定することができる。
【0022】ところで、ネットワークアナライザ1と測
定対象であるπ型3端子インピーダンス回路網DUT
を、この発明により図1に示される通りに接続する場
合、式(6)にアドミッタンスY1は含まれず、これは
測定に無関係であることが判る。アドミッタンスY2
み測定すれば事足りる点、測定は簡略化される。結局、
定数を決定するに際して実施される操作は、測定端子T
1と測定端子T2との間を短絡して測定する操作とこれら
の間に既知の抵抗を接続して測定する操作の2操作のみ
でよい。
【0023】最後に、アドミッタンスの測定について説
明する。これは測定端子T 2 に接続されている端子を接
地し、測定端子T 2 と接地されている端子との間にアド
ミッタンス測定装置を単に適用することにより極く容易
に測定することができる。アドミッタンス素子がキャパ
シタである場合は、アドミッタンス測定装置の一種であ
るCメータを使用して簡単にアドミッタンスを測定する
ことができる。インピーダンス測定装置全体としては、
Cメータとネットワークアナライザとを相互に電気的に
接続しておく。そして、先ず、CメータにDUTを接続
し、アドミッタンス素子22のアドミッタンス 2 を予
め測定しておき、次いで、ネットワークアナライザによ
る上述した通りのインピーダンス素子のインピーダンス
測定において、先のアドミッタンスの測定結果を必要に
応じてCメータからネットワークアナライザに転送して
使用する。この様にすることにより、1個のインピーダ
ンス素子と1個のアドミッタンス素子の測定或いは2個
のアドミッタンス素子の測定を極めて能率よく実施する
ことができる。
【0024】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明のインピ
ーダンス測定方法に依れば、ネットワークアナライザを
使用して上述した通りのπ型3端子インピーダンス回路
網よりなるDUTのインピーダンス素子のインピーダン
スをその両測定端子と接地間に接続されるアドミッタン
ス素子の影響を除去して正確に測定することができる。
その上に、この発明のインピーダンス測定方法に依れ
ば、アドミッタンス素子の影響を除去して正確に測定す
ることを比較的に簡単容易に測定することができること
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】図1の等価回路を示す図。
【図3】従来例を説明する図。
【符号の説明】
1 ネットワークアナライザ 11 正弦波発振器 20 インピーダンス素子 21 アドミッタンス素子 22 アドミッタンス素子 A 測定部 R 測定部 DUT π型3端子インピーダンス回路網 O 正弦波出力部 T1 測定端子 T2 測定端子 T3 共通接地端子

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正弦波発振器の発振出力が送り出される
    正弦波出力部を有すると共に入力される電圧を測定する
    測定部を複数個有するネットワークアナライザを使用
    し、π型3端子インピーダンス回路網の測定端子間に回
    路網を構成するインピーダンス素子は接続されており、
    回路網を構成するアドミッタンス素子を両測定端子それ
    ぞれに接続し、両アドミッタンス素子の他方の端子は共
    通接地端子として接地し、一方の測定端子を正弦波出力
    部に接続すると共に他方の測定端子を一方の測定部に接
    続し、一方の測定端子は更に他方の測定部に接続してイ
    ンピーダンス素子のインピーダンスを測定することを特
    徴とするインピーダンス測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されるインピーダンス測
    定方法において、複数の測定部において電圧を測定し、
    両電圧の比をとることを特徴とするインピーダンス測定
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載されるインピーダンス測
    定方法において、基準インピーダンス2種についてそれ
    ぞれ電圧を測定し、両電圧の比をとることを特徴とする
    インピーダンス測定方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載されるインピーダンス測
    定方法において、測定端子間に、ゼロインピーダンス、
    インピーダンス既知の所定インピーダンスを接続し、そ
    れぞれについて電圧を測定し、両電圧の比をとることを
    特徴とするインピーダンス測定方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載されるインピーダンス測
    定方法において、他方の測定端子に接続するアドミッタ
    ンス素子のアドミッタンスを予め測定しておくことを特
    徴とするインピーダンス測定方法。
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