JP3257220B2 - 伝達関数非接触測定装置 - Google Patents

伝達関数非接触測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロストリップラ
イン、スロットライン、同軸ケーブルなどの分布定数線
路と、受動素子や能動素子と構成され、信号源を内蔵し
ない、主としてマイクロ波やミリ波の分布定数回路網の
伝達関数を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の伝達関数測定装置を示す。
観測対象である分布定数回路網11は基板12上に受動
素子13や能動素子14がマイクロストリップラインの
ような分布定数線路15で接続され信号を入出する入力
端子16、出力端子17が設けられて構成されている。
入出力端子16,17間の伝達関数を測定するにはこれ
ら間にネットワークアナライザ18を接続して、試験信
号を入力端子16に供給し、出力端子17からの信号を
取込んで、これら試験信号と出力信号とから伝達関数を
演算する。回路網11の途中の部分の伝達関数を測定す
るには、ネットワークアナライザ18から例えば入力端
子16に試験信号を入力し、回路網11の途中の個所に
接触形プローブ19を接触させて信号を取出してネット
ワークアナライザ18に入力して測定する。あるいは回
路網11中の伝達関数を測定したい途中の個所が予め知
られている場合は、その個所の両端にパワースプリッタ
21を接続し、パワースプリッタ21に試験端子22を
接続し、試験端子22を通じて信号を入出力するように
回路網11を予め構成しておき、これら試験端子22間
又はこれらと入力端子16、出力端子17との間に試験
信号を入出させて伝達関数を測定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の伝達関数測定装
置によれば、入力端子16と出力端子17との間の測定
は問題ないが、回路網11の途中の部分を測定するには
前述したようにプローブ19を接触させて行う場合は、
プローブ19が回路網11に影響を与え正しい測定を行
うことができない。また試験端子22を利用する場合
は、パワースプリッタ21が常時回路網11内に設けら
れているため、比較的大きな損失が生じる、またパワー
スプリッタ21が他の回路部分と結合が生じる可能性が
あり、正しい動作状態とするための製造が厄介になる。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明によれば伝達関
数測定手段から観測対象分布定数回路網に信号を入力
し、この回路網に対して設定された観測面の各点で電波
を受信し、その各点と上記回路網との間の伝達関数がそ
れぞれ測定され、これら各点で測定された伝達関数は各
観測周波数ごとにホログラム再生演算、つまり逆フレネ
ル変換又はフーリエ変換され、観測対象回路網上の観測
点を指定して、その点における上記ホログラム再生演算
結果が周波数応答として表示される。
【0005】マイクロ波やミリ波などの回路網ではこれ
から弱いが電磁波が放射され、その電磁波が受信測定さ
れ、観測面上の受信状態がホログラム再生演算により回
路網上の位置に変換される。上記表示には観測対象分布
定数回路網の形状が表示され、かつ、1つの周波数につ
いての上記ホログラム再生演算の結果が2次元表示され
る表示と、その2次元表示の任意の位置を指定すると、
その個所の周波数特性が周波数応答として表示される。
【0006】この場合形状表示と2次元表示とが兼ねら
れていることが好ましい。伝達関数の測定系及び観測系
の周波数応答利得、位相などの補償が、ホログラム再生
演算結果に対して行われる。表示されるホログラム再生
演算結果が逆フーリエ変換され、その変換結果が時間領
域応答として表示される。
【0007】
【実施例】図1にこの発明の実施例を示す。観測対象分
布定数回路網11に対し、信号を供給し、その回路網1
1に対して設定(想定)された観測面31上の各点
(x,y)と回路網11との間の伝達関数H(x,y,
i )が伝達関数測定手段により測定される。つまり例
えばネットワークアナライザ18から信号が回路網11
の入力端子16へ供給される。また観測面31上に受信
走査手段が設けられ、受信走査手段は例えば、Dan
Slater,“Near−Field Antenn
a Measurements”,Artech Ho
usu,1991に実例が示されているように、例えば
アンテナ32が観測面31上の直交座標で決まる各点
(x,y)に対して移動位置させて回路網11から放射
される電磁波を受信して電圧としてネットワークアナラ
イザ18に入力されて、回路網11の入力端子16か
ら、受信点(観測点)(x,y)まで伝達関数H(x,
y,fi)が測定され、観測面31上の全ての点につい
ての伝達関数が測定される。あるいは受信走査手段とし
ては観測面31上の各点(x,y)にそれぞれアンテナ
32が配され、このアレー状アンテナの各1つについて
順次受信出力がネットワークアナライザ18に切替え供
給される。上述において回路網11へ供給する信号の周
波数の設定と、観測面31上のアンテナ受信出力の取出
す点(x,y)の制御は計測制御部33により行われ
る。
【0008】各観測周波数f1 〜fm ごとに測定された
伝達関数H(x,y,f1 )〜H(x,y,fm )はデ
ータメモリ341 〜34m にそれぞれ、計測制御部33
によりアドレス指定されて記憶される。これら伝達関数
H(x,y,f1 )〜H(x,y,fm )は各観測周波
数fi (i=1,2,…,m)ごとにデータメモリ34
1 〜34m から取出されて、ホログラム再生演算器36
にてホログラム再生演算が行われて、観測面31上の2
次元受信状態が、回路網11上の位置に変換される。つ
まり回路網11から放射された電波が空間伝搬により観
測面31上では干渉し合っていることを利用して、ホロ
グラム再生演算することにより回路網11上における観
測したい点を抽出可能とする。
【0009】つまり回路網11と観測面31との間の距
離LがL<D2 /λi (D:観測面31のサイズ、
λi :観測波長)の場合は伝達関数H(x,y,fi
は次式により逆フレネル変換される。 I(X,Y,fi )=K∬H(ξ,η,fi )exp
{iπ/λi L((ξ−x)2 +(η−y)2 )}dξ
dη K=−jλi Lexp(j2πL/λi ) λi =C/fi ,C:光速 実際的演算としては P(x,y,fi )=exp(−jπ(x2 +y2 )/
λi L)として、 I(X,Y,fi )=F-1〔FIH(x,y,fi )〕
・F〔P(x,y,fi )〕 F〔・〕はフーリエ変換を、F-1〔・〕は逆フーリエ変
換をそれぞれ示す。
【0010】L>D2 /λi の場合は伝達関数H(x,
y,fi )は次式によりフーリエ変換される。 I(u,v,fi )=∬H(x,y,fi )exp {−j2π(ux
+vy)}dx・dy uは方位、vは仰角 以上のようにホログラム再生演算された結果、例えば逆
フレネル変換の結果I(X,Y,f1 )〜I(X,Y,
m )はイメージメモリ361 〜36m にそれぞれ記録
される。表示制御部37により回路網11上の測定点
(X,Y)が指定され、その点のデータI(X,Y,f
1 )〜I(X,Y,fm )がイメージメモリ361 〜3
m から読出され、f特補正器38へ供給される。また
その指定位置(x,y)と対応する回路網11上の位置
の放射周波数特性、つまりその位置の例えばマイクロス
トリップラインの幅、厚さなどで決まる漏れ電波の周波
数特性と対応した補償特性が表示制御部37よりf特補
正器38へ供給され、f特補正器38では、アンテナ3
2を含む観測系の周波数特性と対応した補償特性と、前
記表示制御部37から入力された補償特性とが、入力さ
れたデータ列I(X,Y,f1 )〜I(X,Y,fm
に対して乗算されて補償され、その補償されたデータ列
I′(X,Y,f1 )〜I′(X,Y,fm )が表示器
39に周波数応答として表示される。
【0011】またf特補正器38の出力は逆フーリエ変
換器41で逆フーリエ変換され、信号波形として表示器
42に表示される。回路網11の物理形状が表示器43
に表示され、その表示器43に表示された回路網11中
の伝達関数を知りたい測定点を例えばカーソル指示する
ことにより表示制御部37から測定点(X,Y)の指定
がされるようにすることもできる。更にイメージメモリ
361 〜36m 中の1つのデータI(X,Y,fi )を
読出して、f特補正器38で特性補償をして、又はその
特性補償をすることなく、表示器43に、回路網11の
形状表示と並べて又は重ねて表示してもよい。回路網1
1の形状表示のためのデータは回路網11の形状を用紙
に書き、それをビデオカメラで撮ったデータとするか、
回路網11の形状をパソコンで作ってデータを得ると
か、その回路網11の設計に用いたCAD(計算機支援
設計装置)のデータから得て、表示器43に内蔵のメモ
リに記憶して用いればよい。
【0012】またこのようなデータではなく、透明用紙
に回路網11の形状を描いて表示し、これを前記データ
I(X,Y,fi )の2次元表示に重ねて用いもよい。
伝達関数を知りたい所が予めわかっている場合は、その
点(X,Y)又は(u,v)についてのみホログラム再
生演算を行い、回路網11の全ての点についてホログラ
ム再生演算を行う必要はない。観測周波数の範囲で観測
系の周波数特性や回路網11の放射特性が比較的平坦で
あればf特補正器38は省略してもよい。また表示器3
9,42,43は1つで兼用して、並列表示又は切替え
表示としてもよい。
【0013】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、回
路網11から離れた観測面31上の各点と回路網11の
入力端子との間の伝達関数を求め、この観測面31上の
測定結果を、ホログラム再生演算により回路網11上に
等価的に移動させることにより、回路網11の各部の伝
達特性を非接触で測定することができ、正しい測定結果
が得られる。また試験端子を設けるものでないからパワ
ースプリッタによる常時の損失もなく、不要結合が生じ
るおそれもなく、回路網11の製造が容易となる。
【0014】ホログラム再生演算した結果を2次元表示
し、かつ回路網11の形状を表示すると、前者の表示で
異常個所を知り、その位置を後者の表示で簡単に指示し
て、その個所の伝達特性を知ることができる。また例え
ば半田付けに基づく異常放射が生じている個所を2次元
表示で直ちに知り、その個所の伝達特性を知ることがで
きる。
【0015】f特補正器38を用いると、回路網11の
放射特性や観測系の周波数特性に影響されることなく、
伝達特性を正しく測定することができる。回路網11が
比較的大きい機器内に組込まれている場合はホログラム
再生演算としてフーリエ変換を用いることにより、同様
に非接触で伝達関数を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図。
【図2】従来の伝達関数測定装置を示すブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 27/28 G01R 27/32 G01R 31/302 G01R 19/28

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 観測対象分布定数回路網に信号を入力
    し、上記観測対象分布定数回路網に対して設定された観
    測面の各点で電波を受信走査手段で受信し、その各点と
    上記観測対象分布定数回路網との間の伝達関数を測定す
    る伝達関数測定手段と、 上記各点で測定された伝達関数を観測周波数ごとに逆フ
    レネル変換又はフーリエ変換する手段と、 上記観測対象分布定数回路網上の観測点を指定してその
    点の上記逆フレネル又はフーリエ変換結果を、周波数応
    答として表示する表示手段と、 を具備する伝達関数非接触測定装置。
  2. 【請求項2】 上記表示手段は上記観測対象分布定数回
    路網の形状を表示すると共に、1つの周波数についての
    上記逆フレネル変換又はフーリエ変換された結果を2次
    元表示する手段と、 上記2次元表示の任意の位置を指定すると、その個所の
    周波数特性を上記周波数応答として表示する手段とより
    なることを特徴とする請求項1記載の伝達関数非接触測
    定装置。
  3. 【請求項3】 上記形状表示と、上記2次元表示とが重
    ねられていることを特徴とする請求項2記載の伝達関数
    非接触測定装置。
  4. 【請求項4】 上記伝達関数測定手段の測定系及び観測
    系の周波数応答の利得、位相などの補償を、上記逆フレ
    ネル変換又はフーリエ変換結果に対して行う手段を有す
    ることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の伝
    達関数非接触測定装置。
  5. 【請求項5】 上記表示される周波数応答を逆フーリエ
    変換し、その結果を時間領域応答として表示する手段を
    含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の
    伝達関数非接触測定装置。
  6. 【請求項6】 上記受信走査手段は上記観測面上にほぼ
    一様に複数のアンテナがアレイ状に配され、これらアン
    テナの出力を順次取出す手段であることを特徴とする請
    求項1乃至5の何れかに記載の伝達関数非接触測定装
    置。
  7. 【請求項7】 上記受信走査手段は上記観測面上の予め
    決めた一様に分布する各位置にアンテナを移動させ、そ
    の各位置ごとにそのアンテナの出力を取出す手段である
    ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の伝達
    関数非接触測定装置。
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