JP3976866B2 - ハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置 - Google Patents
ハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波測定の技術分野における、ハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波測定の技術分野において、反射特性測定とインピーダンス測定とは以下に示すように同様の測定である。何故ならば、被測定デバイス（以下、ＤＵＴという。）のインピーダンスと反射係数は以下の式で相互変換可能だからであり、実在する反射特性測定装置であるネットワークアナライザでも、以下の式で相互変換することで両方のパラメータを表示できるものがある。
（ａ）反射係数ＳからインピーダンスＺへの変換式
【数１】
Ｚ＝Ｚ0（１＋Ｓ）／（１−Ｓ）
（ｂ）インピーダンスＺから反射係数Ｓへの変換式
【数２】
Ｓ＝（Ｚ−Ｚ0）／（Ｚ＋Ｚ0）
ここで、Ｚ0は特性インピーダンスであり、高周波測定の技術分野においては特性インピーダンスＺ0＝５０Ωがよく使用されている。
【０００３】
そして、平衡系のデバイスや平衡伝送系又は不平衡系と平衡系が混在した系の反射特性を測定するために従来はバラントランスやハイブリッドトランスが用いられてきた。図１３に従来技術のバラントランスによる測定回路を示し、図１４に従来技術のハイブリッドトランスによる測定回路を示す。従来、これらのトランスを使って平衡系のインピーダンスを測定するとき、オープン／ショート／負荷による３点校正が用いられていた。これらの測定原理図を図１５に示す。図１５において、バラントランスの１次巻線３１には、反射ブリッジ４が接続され、反射ブリッジ４に測定器３が接続される一方、バラントランスの２次巻線３２をオープン（開放）、ショート（短絡）又は負荷（負荷抵抗接続）の状態にすることによって、公知の通り、３点校正を行う。
【０００４】
例えば、従来技術文献１「K.Yanagawa et al.,“A Measurement of Balanced Transmission Lines Using S parameters",IEEE Proceedings of 1994 Instrumentation and Measurement Technology Conference,Vol.2,pp.866-869」で示されたモード分解理論に基づいて発明された特許出願の特開平５−２９７０４０号公報においては、「２つのポートに方向性ブリッジがそれぞれ接続された不平衡型測定装置を使用した平衡系特性パラメータ測定装置であって、上記不平衡型測定装置は、上記方向性ブリッジを介して接続した被測定デバイスの不平衡系でのＳパラメータを測定し、これを平衡系のＺ又はＹパラメータに変換することで、上記被測定デバイスの平衡系での特性パラメータを求めることを特徴とする平衡系特性パラメータ測定装置」、並びに、「不平衡型測定装置の２つのポートにそれぞれ接続した抵抗分圧器型方向性ブリッジを、フル２ポート校正して２ポート不平衡型Ｓパラメータのテストセットを導出しておき、上記抵抗分圧器型方向性ブリッジを介して上記ポートが接続される被測定デバイスの接続端子を、順次切り換えて該被測定デバイスの不平衡系でのＳパラメータを測定し、次いで、上記不平衡系でのＳパラメータを平衡系のＺ又はＹパラメータに変換して上記被測定デバイスの平衡系での特性パラメータを求めることを特徴とする平衡系特性パラメータ測定方法」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術における校正方法には以下の問題点があった。
（１）不平衡成分との結合が考慮されていない。
（２）平衡型の標準器で高周波までトレーサブル（正常動作を行うことができる）なものがない。
（３）センタータップ付きのバランやハイブリッドトランスを使うとき、センタータップの処理（開放するのか、接地するのか、終端するならそのインピーダンスをいくらにするか）が明確でなかった。
（４）測定するパラメータ（平衡パラメータ、不平衡パラメータ、平衡・不平衡間の結合パラメータ）に応じてバランの種類を変えるなど測定系のセットアップを変更する必要があった。
【０００６】
まず、上記（１）について説明する。上記（１）を換言すれば、大地やシールドの影響が考慮されていないということである。すなわち、平衡モードのみでの信号伝送を意図したとしても、現実に伝送に関わる機器や部品、伝送線路としての撚り線対などは周囲のシールドや大地電位の影響を免れず、不平衡モードとの結合が少なからず存在し、平衡モードに対してのみ校正していたのでは不平衡モードとの結合が大きなデバイスでは測定誤差が大きくなる。現在の高周波国家インピーダンス標準器は全て同軸構造の不平衡標準器であり、撚り線対が多用されるローカルエリアネットワーク（Local Area Network；ＬＡＮ）に用いられる機器の周波数は１００ＭＨｚまで実用化され、数百ＭＨｚを睨んだ段階では、上記（２）の問題点を解決することがますます重要になってきている。上記（３）及び（４）は測定を実施する際の現実的な問題であり、特に３）は測定者間でのデータの整合性を確保するためにも明確に解決しておくべき事柄である。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、不平衡成分との結合を考慮し、不平衡型の標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、しかも校正方法が明確であって従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にオープンの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にオープンの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にショートの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項３記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端にオープンの不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載のハイブリッドトランスの校正方法は、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項５記載のハイブリッドトランスの校正方法は、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項６記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの第１の不平衡型標準器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたオープンの第２の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたショートの第１の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの第２の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る請求項７記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る請求項８記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９記載のハイブリッドトランスの校正装置は、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項１０記載のハイブリッドトランスの校正装置は、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。本発明に係る実施形態は、上述の従来技術文献１のモード分解理論を撚り線対のような多重モード伝送系における校正方法に適用したものである。本実施形態によれば、測定システム及び測定対象が線形であるとの前提のもとで完全な校正方法を確立できる。
【００１９】
ところで、従来技術文献１によれば、接地電位を有する大地（グラウンド）を含めてｎ＋１個の多導体系を伝搬する信号波はｎ個の相互に結合した伝送方程式で表される。もし伝送系に対応した固有ベクトルが求まれば、ｎ個の伝送方程式の結合を解くことができて、ｎ個の独立な伝送方程式、すなわち独立な伝送モードに分解できる。通常の撚り線対では大地を含めて３個の導体が存在するから２つの伝送モードが存在し、理想的な撚り線対について分解された相互に独立な伝送モードは平衡モード及び不平衡モードなどと称される。また、従来技術文献１では相互独立なモードに分解するモード分解行列は電気的には理想トランスに対応し、特に、伝送系が理想的な撚り線対の場合、モード分解行列は図１４で示されるハイブリッドトランスに対応していることが示されている。
【００２０】
このように、大地を含めた３導体系である撚り線対には平衡モードと不平衡モードが存在し得、２つの独立な信号を相互に干渉することなく撚り線対に送出したり、逆に撚り線対上の２つの独立なモードの信号を相互に干渉させずに分離するには図１４のハイブリッドトランスのようなモード変換器が必要である。しかしながら、不平衡モード同士は結合しやすいので、平衡モードのみを使うことも一般的に行われる。代表例はコンピュータのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で、４ペアの撚り線対を使い４種の平衡モード信号が伝送される。平衡モード信号のみを使う場合は、図１４のハイブリッドトランスではなく図１３のバラントランスが多用される。
【００２１】
重要なことは撚り線対であっても大地の影響が必ず存在し、３導体系として扱わねばならず、不平衡モードの影響を考慮せねばならないことである。すなわち、図１３のバラントランスであっても図８に示すように巻線間容量Ｚｓや、大地への直接結合インピーダンスＺｇにより、不平衡モードとの結合が避けられない。このような状況下でバラン特性を正しく校正するには不平衡モードへの結合を予め測定しておいて、実測定データから除去する必要がある。バランの不平衡モードとの結合を知るためには、被測定デバイス（ＤＵＴ）側の巻線にセンタータップを取付け、そこへ漏れ出す信号を測定することになる。これはハイブリッドトランスと同じ構成になるので、本実施形態では、図９のハイブリッドトランス１００についてのみ説明する。
【００２２】
図９（ａ）は本実施形態で用いるハイブリッドトランス１００の信号伝送回路の回路図であり、図９（ｂ）はその等価回路の回路図である。図９（ａ）において、ハイブリッドトランス１００は、巻数比１：１で互いに電磁気的に結合する平衡ポートＰ１（端子Ｔ１１，Ｔ１２）の巻線１１と被測定デバイスポートＰ３（端子Ｔ１，Ｔ２）の巻線１２とを有する第１のトランスＴＲ１と、巻数比１：１で互いに電磁気的に結合する不平衡ポートＰ２（端子Ｔ２１，Ｔ２２）の巻線２１と巻線２２とを有する第２のトランスＴＲ２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴが巻線２２の一端に接続される一方、巻線２２の他端は接地されている。すなわち、ハイブリッドトランス１００においては、図９（ａ）に示すように平衡ポートＰ１側トランスＴＲ１の２次巻線にセンタータップＣＴを設けて、不平衡成分を分離又は合成している。ハイブリッドトランス１００は、図９に示すように、不平衡ポートＰ２側にも巻線を持たせた形式で表現することが多いが、不平衡信号を大地電位で切り放したりインピーダンスを独立に設定する目的であり、原理的には図９（ｂ）に示す等価回路の構成で十分である。
【００２３】
図９の信号伝送回路は、図１０に示すように、平衡信号が入射／反射する平衡ポートＰ１と不平衡信号が入射／反射する不平衡ポートＰ２とを備えた２ポート回路８０とみなせる。ただし、通常の２ポート回路では２つのポートＰ１，Ｐ２のインピーダンスは同一であるが、ハイブリッドトランス１００の平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２のインピーダンスは一般には異なっている。図９に示す巻数比１：１のトランスＴＲ１と、トランスＴＲ１の２次巻線１２のセンターからタップＣＴをとった典型的なハイブリッドトランス１００の場合には不平衡ポートＰ２のインピーダンスは、平衡ポートＰ１のインピーダンスの１／４となる。
【００２４】
２ポート回路の校正方法としてフル２ポート校正が知られている。フル２ポート校正は測定系及び測定対象が線形であれば完全な誤差補正となっている。上述のようにハイブリッドトランス１００を２ポートデバイスとして扱いフル２ポート校正することで完全な校正が可能となる。ここで、従来技術のフル２ポート校正手順を以下に示す。
（１）オープン／ショート／負荷の３つの標準器を平衡ポートＰ１に順次接続して、平衡ポートＰ１をフル１ポート校正し、不平衡ポートＰ２に対しても同様の手順を繰り返す。
（２）平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２を負荷抵抗で終端し、アイソレーション校正を行う。
（３）平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２を直結し、スルー校正する。
【００２５】
本実施形態のハイブリッドトランス１００の場合にも同様の手順で校正すればよい。従来は、この手順を実施するにあたって、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２にどのように標準器を接続するかが不明であったため、不完全な校正しかされていなかった。ここでは、ハイブリッドトランス１００に対する完全な校正手順を示す。従来のフル２ポート校正とは事情が異なる点は、各伝搬モード（平衡モード／不平衡モード）に対して標準器などを独立に接続できるわけではないと言うことである。ここではフル２ポート校正の各段階における接続法を示して、完全な校正を実現する手順を説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００の反射特性の校正方法を示す図であって、図１（ａ）はオープン接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、図１（ｂ）はショート接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、図１（ｃ）は負荷接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図である。本実施形態のハイブリッドトランス１００においては、第１のトランスＴＲ１の巻線１２のセンタータップＣＴは第２のトランスＴＲ２の巻線２２の一端に接続される一方、当該巻線２２の他端は接地されている。
【００２７】
図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の反射特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５２を有する測定器が接続される。
【００２８】
まず、図１（ａ）のオープン接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はオープンの不平衡型標準器９１を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はオープンの不平衡型標準器９２を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３はオープン状態となる。そして、フル１ポート校正におけるオープン接続が平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対して同時に実現される。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）のショート接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はショートの不平衡型標準器９３を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はショートの不平衡型標準器９４を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３はショート状態となる。そして、平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対してフル１ポート校正におけるショート接続が同時に実現される。
【００３０】
さらに、図１（ｃ）の負荷接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９５を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９６を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は負荷接続状態となる。そして、平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対する負荷接続が同時に実現される。
【００３１】
これらの校正の後に、例えば反射特性測定ブリッジ付きのネットワークアナライザなどの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を検出することにより、平衡モードの反射特性を測定し、次いで、例えばネットワークアナライザなどの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を検出することにより、不平衡モードの反射特性を測定することができる。
【００３２】
また、図２は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性の校正方法を示す図であって、図２（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、図２（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【００３３】
図２（ａ）のアイソレーション特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５３を有する測定器が接続される。そして、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９５を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９６を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は負荷接続状態となる。もし、ハイブリッドトランス１００が理想的であれば、図２（ａ）の等価回路は図２（ｂ）で表される。すなわち、平衡ポートＰ１は、第１のトランスＴＲ１を挟んで抵抗Ｒｂで終端され、不平衡ポートＰ２は第２のトランスＴＲ２を挟んで抵抗Ｒｂ／４で終端され、両者は全く独立に終端された状態となる。
【００３４】
この状態で、例えば信号発生器などの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、ハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性を測定し、次いで、例えば信号発生器などの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、ハイブリッドトランス１００の逆方向のアイソレーション特性を測定することができる。
【００３５】
すなわち、ハイブリッドトランス１００が理想的であれば平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２への信号の漏れ、あるいはその逆の漏れはなく、図２（ｂ）の等価回路のように、第１のトランスＴＲ１と第２のトランスＴＲ２との結合はないはずであるが、実際にはハイブリッドトランス１００が理想的でないため、両ポートＰ１，Ｐ２間には信号の漏れが存在し、これがアイソレーション校正時にアイソレーション特性として補正される。上記の平衡／不平衡両ポートＰ１，Ｐ２間の信号の漏れはこれまでは重要視されなかった誤差項である。従来、撚り線対相互の平衡モード間の結合は、縦電流変換損失（Longitudinal Conversion Loss：ＬＣＬ）により、平衡モード信号が不平衡モードに変換されることが大きな要因と見なされており、ここで述べたアイソレーション校正によりハイブリッドトランス１００自身のＬＣＬを十分除去しておくことが撚り線対のＬＣＬ測定においては非常に重要である。
【００３６】
さらに、図３は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のスルー特性の校正方法を示す図であって、図３（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、図３（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【００３７】
図３（ａ）のスルー特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５３を有する測定器が接続される。そして、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はオープンの不平衡型標準器９１を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はショートの不平衡型標準器９４を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は不平衡のオープン状態となる。この状態は、図３（ｂ）の等価回路をみれば明らかなように、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２が、巻数比１：（１／２）のトランスを介して直結された状態となっている。
【００３８】
この状態で、例えば信号発生器などの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２とを直結したスルー特性を測定し、次いで、例えば信号発生器などの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、逆方向のスルー特性を測定することができる。
【００３９】
従来はハイブリッドトランス１００の平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２間をスルー状態にする接続方法が明らかにされておらず、ハイブリッドトランス１００自身の周波数特性が被測定対象のＬＣＬ測定結果に影響していた。図３（ｂ）の等価回路から明らかなように、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２が２：１のトランスで接続されていることが分かる。これはインピーダンス比が４：１のポート間で電力損失なく接続された状態であり、スルー接続条件が満足されていることが分かる。
【００４０】
図４、図５、図６及び図７はそれぞれ、本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例１、２、３及び４を示す回路図である。図４乃至図７において、被測定デバイスポートＰ３のインピーダンスはともに、１００Ωであり、また、測定系のインピーダンスも図４乃至図７においては同じく５０Ωである。測定系は一般には５０ΩのネットワークアナライザＮＡと、入力された信号を２分配する電力分配器ＰＤと、いわゆる４端子型ハイブリッド回路である５０Ωの２個の反射特性測定ブリッジ（方向性結合器ともいう。）ＨＢ１，ＨＢ２からなる。ここで、ネットワークアナライザＮＡは、信号源ポートＳと、基準信号入力ポートＲと、第１の検出器ポートＡと、第２の検出器ポートＢとを有し、信号源ポートＳには、信号源１と信号源インピーダンスＲｓ１の直列回路が接続され、第１の検出器ポートＡには検出器２が接続され、第２の検出器ポートＢには検出器３が接続される。また、各反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２は、４つのポートＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有する。接続例１及び３において、ネットワークアナライザＮＡの信号源ポートＳから出力された高周波信号は、電力分配器ＰＤによって２分配され、一方の高周波信号は反射特性測定ブリッジＨＢ１のポートＱ１に入力される一方、他方の高周波信号は基準信号としてネットワークアナライザＮＡの基準信号入力ポートＲに入力される。また、接続例２及び４において、ネットワークアナライザＮＡの信号源ポートＳから出力された高周波信号は、電力分配器ＰＤによって２分配され、一方の高周波信号は反射特性測定ブリッジＨＢ２のポートＱ１に入力される一方、他方の高周波信号は基準信号としてネットワークアナライザＮＡの基準信号入力ポートＲに入力される。
【００４１】
図４及び図５は被測定デバイスである撚り線対の平衡ケーブルＢＣ１の特性インピーダンス１００Ωと測定系のインピーダンス５０Ωとのインピーダンス整合を図るための手段として、特殊な巻線比１：√（２）のハイブリッドトランス１００ａを用いた例であり、図６及び図７は一般的な巻線比１：１のハイブリッドトランス１００を用いながら、直列又は並列に接続した抵抗を用いて被測定デバイス（ＤＵＴ）と測定系間のインピーダンス整合を図った例である。図４、図５、図６及び図７では、信号源１、反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２、検出器２、検出器３はいずれも不平衡型である。また、終端抵抗Ｒｔ０＝１００Ω、終端抵抗Ｒｔ１＝Ｒｔ２＝Ｒｔ３＝５０Ω、インピーダンス整合用抵抗Ｒｔ４＝Ｒｔ５＝５０Ωである。
【００４２】
本発明に係る実施形態は、ネットワークアナライザＮＡで一般的なフル２ポート校正を用いてハイブリッドトランス１００，１００ａのすべての誤差項を補正するものである。フル２ポート校正は順方向及び逆方向の伝送／反射特性から１２項の誤差項を算出して補正する方法である。図５及び図７は、逆方向の接続を示したものである。図５及び図７は信号源の位置が入れ替わっているだけであり、他の接続は図４と図５、もしくは図６と図７で共通になっている。
【００４３】
図４乃至図７の接続例１乃至４に対して、これまで述べてきた方法で被測定デバイスポートＰ３に順次オープン／ショート／負荷接続の標準器を接続して反射特性、アイソレーション特性、スルー特性の各校正を実施することにより、ネットワークアナライザＮＡ（信号源１、検出器２、検出器３を含む。）、反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２、及びハイブリッドトランス１００又は１００ａの誤差特性が補正される。
【００４４】
図１１は、本発明に係る第１の変形例のハイブリッドトランス１０１の構成を示す回路図であり、図１乃至図７と同様のものについては同一の符号を付している。図１１において、ハイブリッドトランス１０１は、巻数比１：ｘの巻線１１，１２を有する第１のトランスＴＲ１１と、巻数比１：（ｘ／２）の巻線２１，２２を有する第２のトランスＴＲ１２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴは巻線２２の一端に接続され、巻線２２の他端は接地される。平衡ポートＰ１には特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には同一の特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される。なお、被測定デバイスポートＰ３の接続方法は、上述の校正方法と同じであり、校正時に被測定デバイスポートＰ３の各端子Ｔ１，Ｔ２に接続される負荷の不平衡型標準器９５，９６の特性インピーダンスは、（ｘ2Ｚ0）／２となる。ここで、好ましくは、特性インピーダンスＺ0＝５０Ωであり、ｘ2Ｚ0は被測定デバイス（ＤＵＴ）のインピーダンスと等しくなるようにｘが選択される。
【００４５】
図１２は、本発明に係る第２の変形例のハイブリッドトランス１０２の構成を示す回路図である。図１２において、ハイブリッドトランス１０２は、巻数比１：ｘの巻線１１，１２を有する第１のトランスＴＲ２１と、巻数比１：ｙの巻線２１，２２を有する第２のトランスＴＲ２２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴは巻線２２の一端に接続され、巻線２２の他端は接地される。平衡ポートＰ１には特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には同一の特性インピーダンスＺ0’の測定器が接続される。なお、被測定デバイスポートＰ３の接続方法は、上述の校正方法と同じであり、校正時に被測定デバイスポートＰ３の各端子Ｔ１，Ｔ２に接続される負荷の不平衡型標準器９５，９６の特性インピーダンスは、（ｘ2Ｚ0）／２となり、特性インピーダンスＺ0’は次式で表される。
【数３】
Ｚ0’＝Ｚ0・ｘ2／（４ｙ2）
ここで、好ましくは、ｘ＝ｙ＝１であり、このとき、特性インピーダンスＺ0＝１００Ω、Ｚ0’＝２５Ωとなる。
【００４６】
従来、ハイブリッドトランス１００は主として被測定対象の反射特性の測定に用いられていたため、平衡モード及び不平衡モード間の伝送特性が無視あるいは重要視されていなかった。本発明の実施形態では両モード間の伝送特性及びアイソレーション特性の校正方法を具体的に与えている。
【００４７】
本発明に係る実施形態は、バランあるいはハイブリッドトランスは平衡モードと不平衡モードが併存する系であることに鑑み、各モードそれぞれの３点校正に加え、両モード間の伝送特性及びアイソレーション特性をも校正する必要があることを説明した。このような系は平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２の２ポート回路８０として表せることを示し、フル２ポート校正することで完全な校正ができることを示した。従って、平衡モード及び不平衡モード混在のデバイスのそれぞれのモードでのインピーダンスを測定するために、完全に校正された測定系を提供するには以下の要件を考慮する必要がある。
（１）不平衡モードへの結合度を補正するためにハイブリッドトランス１００を用いる。
（２）被測定デバイスポートのインピーダンスは被測定デバイスのインピーダンスに整合させる必要があり、測定器のインピーダンスはそれが接続される平衡ポート及び不平衡ポートのインピーダンスに整合させる必要がある。幸いな事にＬＡＮ用の撚り線対ケーブルの場合、一番多用されているシールド無しの撚り線対の特性インピーダンスは１００Ωなので、校正用標準器として５０Ω系の標準器が使える。この時、平衡ポートのインピーダンスは１００Ωとなり、不平衡ポートのインピーダンスは２５Ωとなる。
また、少数派ながら用いられるシールド付きの撚り線対の場合、特性インピーダンスは１５０Ωなので７５Ω系の標準器が使える。さらに、被測定デバイスのインピーダンスが１００Ωや１５０Ω以外の値、例えばＸΩであっても、近年のネットワークアナライザの多くは５０Ωの標準器を使って任意の測定インピーダンス系（例えば（Ｘ／２）Ω系）に校正する機能を備えており、最も多用される５０Ωの標準器を使った校正が可能である。また、仮に（Ｘ／２）Ωの不平衡型標準器を作成する必要があったとしても不平衡型標準器の作成は平衡型標準器の作成よりもはるかに容易である。
（３）通常の５０Ω系のＳパラメータテストセットを備えたネットワークアナライザを用いるならば何らかのインピーダンスマッチングを図る必要がある。一つの方法は図４および図５の例に示すようにハイブリッドトランスの巻数比をインピーダンス比に合うように選んだりインピーダンスマッチングトランスを介在させる事であり、もう一つは図６および図７の例に示すように抵抗器などによるインピーダンスマッチング回路を介在させる方法である。第３の方法は２つのポートＰ１、Ｐ２が独立にインピーダンス設定できるようなＳパラメータテストセットを備えたネットワークアナライザを用いる事である。近年のネットワークアナライザの多くはハードウェア的にではなく５０Ωの標準器を使ってソフトウェア的に任意の測定インピーダンス系に校正する機能を備えており、インピーダンスマッチングと使う標準器の選択に際して実質的な制限はなくなっている。
（４）フル２ポート校正を用いて、平衡系及び不平衡系を独立に３点校正し、かつ両モード間の伝送及びアイソレーション特性を校正する。
【００４８】
以上説明したように、上述のハイブリッドトランス１００を用いる校正方法について詳述した。従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランス１００を用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。同時に両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る請求項１記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にオープンの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にオープンの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にショートの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５０】
また、本発明に係る請求項２記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正方法であって、上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランスを用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５１】
さらに、本発明に係る請求項３記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端にオープンの不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５２】
また、請求項４記載のハイブリッドトランスの校正方法においては、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定される。
従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。また、一般的な特性インピーダンス（例えば、５０Ω）を有する測定器を平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２に接続することができる。
【００５３】
さらに、請求項５記載のハイブリッドトランスの校正方法においては、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定される。
例えば、５０Ω系の標準器が使えるように、平衡ポートＰ１の特性インピーダンスは１００Ω、不平衡ポートＰ２の特性インピーダンスは２５Ωとする。具体的には、５０Ωのインピーダンスの測定器を使用した場合、これに直列又は並列に５０Ωの抵抗を接続する。これにより、１００Ωの平衡ポートＰ１及び２５Ωの不平衡ポートＰ２が取り扱える。従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。
【００５４】
本発明に係る請求項６記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの第１の不平衡型標準器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたオープンの第２の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたショートの第１の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの第２の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５５】
また、本発明に係る請求項７記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランス１００を用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５６】
さらに、本発明に係る請求項８記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５７】
また、請求項９記載のハイブリッドトランスの校正装置においては、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定される。
従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。また、一般的な特性インピーダンス（例えば、５０Ω）を有する測定器を平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２に接続することができる。
【００５８】
さらに、請求項１０記載のハイブリッドトランスの校正装置においては、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定される。
例えば、５０Ω系の標準器が使えるように、平衡ポートＰ１の特性インピーダンスは１００Ω、不平衡ポートＰ２の特性インピーダンスは２５Ωとする。具体的には、５０Ωのインピーダンスの測定器を使用した場合、これに直列又は並列に５０Ωの抵抗を接続する。これにより、１００Ωの平衡ポートＰ１及び２５Ωの不平衡ポートＰ２が取り扱える。従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００の反射特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はオープン接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はショート接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、（ｃ）は負荷接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図である。
【図２】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【図３】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のスルー特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【図４】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例１を示す回路図である。
【図５】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例２を示す回路図である。
【図６】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例３を示す回路図である。
【図７】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例４を示す回路図である。
【図８】 従来技術のバラントランスにおける浮遊容量を示す回路図である。
【図９】 （ａ）は本実施形態で用いるハイブリッドトランス１００の信号伝送回路の回路図であり、（ｂ）はその等価回路の回路図である。
【図１０】 図７のハイブリッドトランス１００の２ポート回路の回路図である。
【図１１】 本発明に係る第１の変形例のハイブリッドトランス１０１の構成を示す回路図である。
【図１２】 本発明に係る第２の変形例のハイブリッドトランス１０２の構成を示す回路図である。
【図１３】 従来技術のバラントランスによる測定回路を示す回路図である。
【図１４】 従来技術のハイブリッドトランスによる測定回路を示す回路図である。
【図１５】 従来技術のバラントランスを用いたインピーダンス測定回路におけるオープン／ショート／負荷の３点校正を示す回路図である。
【符号の説明】
１…信号源、
２，３…検出器、
１１，１２，２１，２２…巻線、
５１，５２，５３…測定器の抵抗、
６３，６４，６５…測定器のインピーダンス、
９１，９２，９３，９４，９５，９６…標準器、
７１…平衡信号源、
７２…不平衡信号源、
８０…２ポート回路、
１００，１０１，１０２…ハイブリッドトランス、
Ｐ１…平衡ポート、
Ｐ２…不平衡ポート、
Ｐ３…被測定デバイスポート、
ＢＣ１…平衡ケーブル、
ＣＴ…センタータップ、
ＮＡ…ネットワークアナライザ、
ＰＤ…電力分配器、
ＨＢ１，ＨＢ２…反射特性測定ブリッジ（ハイブリッド回路）、
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２…端子、
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ２１，ＴＲ２２…トランス。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波測定の技術分野における、ハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波測定の技術分野において、反射特性測定とインピーダンス測定とは以下に示すように同様の測定である。何故ならば、被測定デバイス（以下、ＤＵＴという。）のインピーダンスと反射係数は以下の式で相互変換可能だからであり、実在する反射特性測定装置であるネットワークアナライザでも、以下の式で相互変換することで両方のパラメータを表示できるものがある。
（ａ）反射係数ＳからインピーダンスＺへの変換式
【数１】
Ｚ＝Ｚ0（１＋Ｓ）／（１−Ｓ）
（ｂ）インピーダンスＺから反射係数Ｓへの変換式
【数２】
Ｓ＝（Ｚ−Ｚ0）／（Ｚ＋Ｚ0）
ここで、Ｚ0は特性インピーダンスであり、高周波測定の技術分野においては特性インピーダンスＺ0＝５０Ωがよく使用されている。
【０００３】
そして、平衡系のデバイスや平衡伝送系又は不平衡系と平衡系が混在した系の反射特性を測定するために従来はバラントランスやハイブリッドトランスが用いられてきた。図１３に従来技術のバラントランスによる測定回路を示し、図１４に従来技術のハイブリッドトランスによる測定回路を示す。従来、これらのトランスを使って平衡系のインピーダンスを測定するとき、オープン／ショート／負荷による３点校正が用いられていた。これらの測定原理図を図１５に示す。図１５において、バラントランスの１次巻線３１には、反射ブリッジ４が接続され、反射ブリッジ４に測定器３が接続される一方、バラントランスの２次巻線３２をオープン（開放）、ショート（短絡）又は負荷（負荷抵抗接続）の状態にすることによって、公知の通り、３点校正を行う。
【０００４】
例えば、従来技術文献１「K.Yanagawa et al.,“A Measurement of Balanced Transmission Lines Using S parameters",IEEE Proceedings of 1994 Instrumentation and Measurement Technology Conference,Vol.2,pp.866-869」で示されたモード分解理論に基づいて発明された特許出願の特開平５−２９７０４０号公報においては、「２つのポートに方向性ブリッジがそれぞれ接続された不平衡型測定装置を使用した平衡系特性パラメータ測定装置であって、上記不平衡型測定装置は、上記方向性ブリッジを介して接続した被測定デバイスの不平衡系でのＳパラメータを測定し、これを平衡系のＺ又はＹパラメータに変換することで、上記被測定デバイスの平衡系での特性パラメータを求めることを特徴とする平衡系特性パラメータ測定装置」、並びに、「不平衡型測定装置の２つのポートにそれぞれ接続した抵抗分圧器型方向性ブリッジを、フル２ポート校正して２ポート不平衡型Ｓパラメータのテストセットを導出しておき、上記抵抗分圧器型方向性ブリッジを介して上記ポートが接続される被測定デバイスの接続端子を、順次切り換えて該被測定デバイスの不平衡系でのＳパラメータを測定し、次いで、上記不平衡系でのＳパラメータを平衡系のＺ又はＹパラメータに変換して上記被測定デバイスの平衡系での特性パラメータを求めることを特徴とする平衡系特性パラメータ測定方法」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術における校正方法には以下の問題点があった。
（１）不平衡成分との結合が考慮されていない。
（２）平衡型の標準器で高周波までトレーサブル（正常動作を行うことができる）なものがない。
（３）センタータップ付きのバランやハイブリッドトランスを使うとき、センタータップの処理（開放するのか、接地するのか、終端するならそのインピーダンスをいくらにするか）が明確でなかった。
（４）測定するパラメータ（平衡パラメータ、不平衡パラメータ、平衡・不平衡間の結合パラメータ）に応じてバランの種類を変えるなど測定系のセットアップを変更する必要があった。
【０００６】
まず、上記（１）について説明する。上記（１）を換言すれば、大地やシールドの影響が考慮されていないということである。すなわち、平衡モードのみでの信号伝送を意図したとしても、現実に伝送に関わる機器や部品、伝送線路としての撚り線対などは周囲のシールドや大地電位の影響を免れず、不平衡モードとの結合が少なからず存在し、平衡モードに対してのみ校正していたのでは不平衡モードとの結合が大きなデバイスでは測定誤差が大きくなる。現在の高周波国家インピーダンス標準器は全て同軸構造の不平衡標準器であり、撚り線対が多用されるローカルエリアネットワーク（Local Area Network；ＬＡＮ）に用いられる機器の周波数は１００ＭＨｚまで実用化され、数百ＭＨｚを睨んだ段階では、上記（２）の問題点を解決することがますます重要になってきている。上記（３）及び（４）は測定を実施する際の現実的な問題であり、特に３）は測定者間でのデータの整合性を確保するためにも明確に解決しておくべき事柄である。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、不平衡成分との結合を考慮し、不平衡型の標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、しかも校正方法が明確であって従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にオープンの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にオープンの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にショートの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項３記載のハイブリッドトランスの校正方法は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端にオープンの不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載のハイブリッドトランスの校正方法は、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項５記載のハイブリッドトランスの校正方法は、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項６記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの第１の不平衡型標準器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたオープンの第２の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたショートの第１の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの第２の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る請求項７記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る請求項８記載のハイブリッドトランスの校正装置は、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの不平衡型標準器とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９記載のハイブリッドトランスの校正装置は、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項１０記載のハイブリッドトランスの校正装置は、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。本発明に係る実施形態は、上述の従来技術文献１のモード分解理論を撚り線対のような多重モード伝送系における校正方法に適用したものである。本実施形態によれば、測定システム及び測定対象が線形であるとの前提のもとで完全な校正方法を確立できる。
【００１９】
ところで、従来技術文献１によれば、接地電位を有する大地（グラウンド）を含めてｎ＋１個の多導体系を伝搬する信号波はｎ個の相互に結合した伝送方程式で表される。もし伝送系に対応した固有ベクトルが求まれば、ｎ個の伝送方程式の結合を解くことができて、ｎ個の独立な伝送方程式、すなわち独立な伝送モードに分解できる。通常の撚り線対では大地を含めて３個の導体が存在するから２つの伝送モードが存在し、理想的な撚り線対について分解された相互に独立な伝送モードは平衡モード及び不平衡モードなどと称される。また、従来技術文献１では相互独立なモードに分解するモード分解行列は電気的には理想トランスに対応し、特に、伝送系が理想的な撚り線対の場合、モード分解行列は図１４で示されるハイブリッドトランスに対応していることが示されている。
【００２０】
このように、大地を含めた３導体系である撚り線対には平衡モードと不平衡モードが存在し得、２つの独立な信号を相互に干渉することなく撚り線対に送出したり、逆に撚り線対上の２つの独立なモードの信号を相互に干渉させずに分離するには図１４のハイブリッドトランスのようなモード変換器が必要である。しかしながら、不平衡モード同士は結合しやすいので、平衡モードのみを使うことも一般的に行われる。代表例はコンピュータのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で、４ペアの撚り線対を使い４種の平衡モード信号が伝送される。平衡モード信号のみを使う場合は、図１４のハイブリッドトランスではなく図１３のバラントランスが多用される。
【００２１】
重要なことは撚り線対であっても大地の影響が必ず存在し、３導体系として扱わねばならず、不平衡モードの影響を考慮せねばならないことである。すなわち、図１３のバラントランスであっても図８に示すように巻線間容量Ｚｓや、大地への直接結合インピーダンスＺｇにより、不平衡モードとの結合が避けられない。このような状況下でバラン特性を正しく校正するには不平衡モードへの結合を予め測定しておいて、実測定データから除去する必要がある。バランの不平衡モードとの結合を知るためには、被測定デバイス（ＤＵＴ）側の巻線にセンタータップを取付け、そこへ漏れ出す信号を測定することになる。これはハイブリッドトランスと同じ構成になるので、本実施形態では、図９のハイブリッドトランス１００についてのみ説明する。
【００２２】
図９（ａ）は本実施形態で用いるハイブリッドトランス１００の信号伝送回路の回路図であり、図９（ｂ）はその等価回路の回路図である。図９（ａ）において、ハイブリッドトランス１００は、巻数比１：１で互いに電磁気的に結合する平衡ポートＰ１（端子Ｔ１１，Ｔ１２）の巻線１１と被測定デバイスポートＰ３（端子Ｔ１，Ｔ２）の巻線１２とを有する第１のトランスＴＲ１と、巻数比１：１で互いに電磁気的に結合する不平衡ポートＰ２（端子Ｔ２１，Ｔ２２）の巻線２１と巻線２２とを有する第２のトランスＴＲ２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴが巻線２２の一端に接続される一方、巻線２２の他端は接地されている。すなわち、ハイブリッドトランス１００においては、図９（ａ）に示すように平衡ポートＰ１側トランスＴＲ１の２次巻線にセンタータップＣＴを設けて、不平衡成分を分離又は合成している。ハイブリッドトランス１００は、図９に示すように、不平衡ポートＰ２側にも巻線を持たせた形式で表現することが多いが、不平衡信号を大地電位で切り放したりインピーダンスを独立に設定する目的であり、原理的には図９（ｂ）に示す等価回路の構成で十分である。
【００２３】
図９の信号伝送回路は、図１０に示すように、平衡信号が入射／反射する平衡ポートＰ１と不平衡信号が入射／反射する不平衡ポートＰ２とを備えた２ポート回路８０とみなせる。ただし、通常の２ポート回路では２つのポートＰ１，Ｐ２のインピーダンスは同一であるが、ハイブリッドトランス１００の平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２のインピーダンスは一般には異なっている。図９に示す巻数比１：１のトランスＴＲ１と、トランスＴＲ１の２次巻線１２のセンターからタップＣＴをとった典型的なハイブリッドトランス１００の場合には不平衡ポートＰ２のインピーダンスは、平衡ポートＰ１のインピーダンスの１／４となる。
【００２４】
２ポート回路の校正方法としてフル２ポート校正が知られている。フル２ポート校正は測定系及び測定対象が線形であれば完全な誤差補正となっている。上述のようにハイブリッドトランス１００を２ポートデバイスとして扱いフル２ポート校正することで完全な校正が可能となる。ここで、従来技術のフル２ポート校正手順を以下に示す。
（１）オープン／ショート／負荷の３つの標準器を平衡ポートＰ１に順次接続して、平衡ポートＰ１をフル１ポート校正し、不平衡ポートＰ２に対しても同様の手順を繰り返す。
（２）平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２を負荷抵抗で終端し、アイソレーション校正を行う。
（３）平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２を直結し、スルー校正する。
【００２５】
本実施形態のハイブリッドトランス１００の場合にも同様の手順で校正すればよい。従来は、この手順を実施するにあたって、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２にどのように標準器を接続するかが不明であったため、不完全な校正しかされていなかった。ここでは、ハイブリッドトランス１００に対する完全な校正手順を示す。従来のフル２ポート校正とは事情が異なる点は、各伝搬モード（平衡モード／不平衡モード）に対して標準器などを独立に接続できるわけではないと言うことである。ここではフル２ポート校正の各段階における接続法を示して、完全な校正を実現する手順を説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００の反射特性の校正方法を示す図であって、図１（ａ）はオープン接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、図１（ｂ）はショート接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、図１（ｃ）は負荷接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図である。本実施形態のハイブリッドトランス１００においては、第１のトランスＴＲ１の巻線１２のセンタータップＣＴは第２のトランスＴＲ２の巻線２２の一端に接続される一方、当該巻線２２の他端は接地されている。
【００２７】
図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の反射特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５２を有する測定器が接続される。
【００２８】
まず、図１（ａ）のオープン接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はオープンの不平衡型標準器９１を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はオープンの不平衡型標準器９２を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３はオープン状態となる。そして、フル１ポート校正におけるオープン接続が平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対して同時に実現される。
【００２９】
次いで、図１（ｂ）のショート接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はショートの不平衡型標準器９３を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はショートの不平衡型標準器９４を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３はショート状態となる。そして、平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対してフル１ポート校正におけるショート接続が同時に実現される。
【００３０】
さらに、図１（ｃ）の負荷接続においては、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９５を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９６を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は負荷接続状態となる。そして、平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２の両方に対する負荷接続が同時に実現される。
【００３１】
これらの校正の後に、例えば反射特性測定ブリッジ付きのネットワークアナライザなどの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を検出することにより、平衡モードの反射特性を測定し、次いで、例えばネットワークアナライザなどの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を検出することにより、不平衡モードの反射特性を測定することができる。
【００３２】
また、図２は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性の校正方法を示す図であって、図２（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、図２（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【００３３】
図２（ａ）のアイソレーション特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５３を有する測定器が接続される。そして、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９５を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２は抵抗値Ｒｂ／２を有する負荷の不平衡型標準器９６を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は負荷接続状態となる。もし、ハイブリッドトランス１００が理想的であれば、図２（ａ）の等価回路は図２（ｂ）で表される。すなわち、平衡ポートＰ１は、第１のトランスＴＲ１を挟んで抵抗Ｒｂで終端され、不平衡ポートＰ２は第２のトランスＴＲ２を挟んで抵抗Ｒｂ／４で終端され、両者は全く独立に終端された状態となる。
【００３４】
この状態で、例えば信号発生器などの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、ハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性を測定し、次いで、例えば信号発生器などの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、ハイブリッドトランス１００の逆方向のアイソレーション特性を測定することができる。
【００３５】
すなわち、ハイブリッドトランス１００が理想的であれば平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２への信号の漏れ、あるいはその逆の漏れはなく、図２（ｂ）の等価回路のように、第１のトランスＴＲ１と第２のトランスＴＲ２との結合はないはずであるが、実際にはハイブリッドトランス１００が理想的でないため、両ポートＰ１，Ｐ２間には信号の漏れが存在し、これがアイソレーション校正時にアイソレーション特性として補正される。上記の平衡／不平衡両ポートＰ１，Ｐ２間の信号の漏れはこれまでは重要視されなかった誤差項である。従来、撚り線対相互の平衡モード間の結合は、縦電流変換損失（Longitudinal Conversion Loss：ＬＣＬ）により、平衡モード信号が不平衡モードに変換されることが大きな要因と見なされており、ここで述べたアイソレーション校正によりハイブリッドトランス１００自身のＬＣＬを十分除去しておくことが撚り線対のＬＣＬ測定においては非常に重要である。
【００３６】
さらに、図３は、本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のスルー特性の校正方法を示す図であって、図３（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、図３（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【００３７】
図３（ａ）のスルー特性校正において、平衡ポートＰ１には抵抗値Ｒｂの抵抗５１を有する測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には抵抗値Ｒｕ＝Ｒｂ／４の抵抗５３を有する測定器が接続される。そして、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ１はオープンの不平衡型標準器９１を介して接地され、被測定デバイスポートＰ３の端子Ｔ２はショートの不平衡型標準器９４を介して接地される。従って、被測定デバイスポートＰ３は不平衡のオープン状態となる。この状態は、図３（ｂ）の等価回路をみれば明らかなように、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２が、巻数比１：（１／２）のトランスを介して直結された状態となっている。
【００３８】
この状態で、例えば信号発生器などの測定器を用いて、平衡ポートＰ１から所定の入力信号を入力して、不平衡ポートＰ２に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２とを直結したスルー特性を測定し、次いで、例えば信号発生器などの測定器を用いて、不平衡ポートＰ２から所定の入力信号を入力して、平衡ポートＰ１に出力される出力信号を例えばレベル検出器などの測定器で検出することにより、逆方向のスルー特性を測定することができる。
【００３９】
従来はハイブリッドトランス１００の平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２間をスルー状態にする接続方法が明らかにされておらず、ハイブリッドトランス１００自身の周波数特性が被測定対象のＬＣＬ測定結果に影響していた。図３（ｂ）の等価回路から明らかなように、平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２が２：１のトランスで接続されていることが分かる。これはインピーダンス比が４：１のポート間で電力損失なく接続された状態であり、スルー接続条件が満足されていることが分かる。
【００４０】
図４、図５、図６及び図７はそれぞれ、本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例１、２、３及び４を示す回路図である。図４乃至図７において、被測定デバイスポートＰ３のインピーダンスはともに、１００Ωであり、また、測定系のインピーダンスも図４乃至図７においては同じく５０Ωである。測定系は一般には５０ΩのネットワークアナライザＮＡと、入力された信号を２分配する電力分配器ＰＤと、いわゆる４端子型ハイブリッド回路である５０Ωの２個の反射特性測定ブリッジ（方向性結合器ともいう。）ＨＢ１，ＨＢ２からなる。ここで、ネットワークアナライザＮＡは、信号源ポートＳと、基準信号入力ポートＲと、第１の検出器ポートＡと、第２の検出器ポートＢとを有し、信号源ポートＳには、信号源１と信号源インピーダンスＲｓ１の直列回路が接続され、第１の検出器ポートＡには検出器２が接続され、第２の検出器ポートＢには検出器３が接続される。また、各反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２は、４つのポートＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有する。接続例１及び３において、ネットワークアナライザＮＡの信号源ポートＳから出力された高周波信号は、電力分配器ＰＤによって２分配され、一方の高周波信号は反射特性測定ブリッジＨＢ１のポートＱ１に入力される一方、他方の高周波信号は基準信号としてネットワークアナライザＮＡの基準信号入力ポートＲに入力される。また、接続例２及び４において、ネットワークアナライザＮＡの信号源ポートＳから出力された高周波信号は、電力分配器ＰＤによって２分配され、一方の高周波信号は反射特性測定ブリッジＨＢ２のポートＱ１に入力される一方、他方の高周波信号は基準信号としてネットワークアナライザＮＡの基準信号入力ポートＲに入力される。
【００４１】
図４及び図５は被測定デバイスである撚り線対の平衡ケーブルＢＣ１の特性インピーダンス１００Ωと測定系のインピーダンス５０Ωとのインピーダンス整合を図るための手段として、特殊な巻線比１：√（２）のハイブリッドトランス１００ａを用いた例であり、図６及び図７は一般的な巻線比１：１のハイブリッドトランス１００を用いながら、直列又は並列に接続した抵抗を用いて被測定デバイス（ＤＵＴ）と測定系間のインピーダンス整合を図った例である。図４、図５、図６及び図７では、信号源１、反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２、検出器２、検出器３はいずれも不平衡型である。また、終端抵抗Ｒｔ０＝１００Ω、終端抵抗Ｒｔ１＝Ｒｔ２＝Ｒｔ３＝５０Ω、インピーダンス整合用抵抗Ｒｔ４＝Ｒｔ５＝５０Ωである。
【００４２】
本発明に係る実施形態は、ネットワークアナライザＮＡで一般的なフル２ポート校正を用いてハイブリッドトランス１００，１００ａのすべての誤差項を補正するものである。フル２ポート校正は順方向及び逆方向の伝送／反射特性から１２項の誤差項を算出して補正する方法である。図５及び図７は、逆方向の接続を示したものである。図５及び図７は信号源の位置が入れ替わっているだけであり、他の接続は図４と図５、もしくは図６と図７で共通になっている。
【００４３】
図４乃至図７の接続例１乃至４に対して、これまで述べてきた方法で被測定デバイスポートＰ３に順次オープン／ショート／負荷接続の標準器を接続して反射特性、アイソレーション特性、スルー特性の各校正を実施することにより、ネットワークアナライザＮＡ（信号源１、検出器２、検出器３を含む。）、反射特性測定ブリッジＨＢ１，ＨＢ２、及びハイブリッドトランス１００又は１００ａの誤差特性が補正される。
【００４４】
図１１は、本発明に係る第１の変形例のハイブリッドトランス１０１の構成を示す回路図であり、図１乃至図７と同様のものについては同一の符号を付している。図１１において、ハイブリッドトランス１０１は、巻数比１：ｘの巻線１１，１２を有する第１のトランスＴＲ１１と、巻数比１：（ｘ／２）の巻線２１，２２を有する第２のトランスＴＲ１２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴは巻線２２の一端に接続され、巻線２２の他端は接地される。平衡ポートＰ１には特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には同一の特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される。なお、被測定デバイスポートＰ３の接続方法は、上述の校正方法と同じであり、校正時に被測定デバイスポートＰ３の各端子Ｔ１，Ｔ２に接続される負荷の不平衡型標準器９５，９６の特性インピーダンスは、（ｘ2Ｚ0）／２となる。ここで、好ましくは、特性インピーダンスＺ0＝５０Ωであり、ｘ2Ｚ0は被測定デバイス（ＤＵＴ）のインピーダンスと等しくなるようにｘが選択される。
【００４５】
図１２は、本発明に係る第２の変形例のハイブリッドトランス１０２の構成を示す回路図である。図１２において、ハイブリッドトランス１０２は、巻数比１：ｘの巻線１１，１２を有する第１のトランスＴＲ２１と、巻数比１：ｙの巻線２１，２２を有する第２のトランスＴＲ２２とを備え、巻線１２のセンタータップＣＴは巻線２２の一端に接続され、巻線２２の他端は接地される。平衡ポートＰ１には特性インピーダンスＺ0の測定器が接続される一方、不平衡ポートＰ２には同一の特性インピーダンスＺ0’の測定器が接続される。なお、被測定デバイスポートＰ３の接続方法は、上述の校正方法と同じであり、校正時に被測定デバイスポートＰ３の各端子Ｔ１，Ｔ２に接続される負荷の不平衡型標準器９５，９６の特性インピーダンスは、（ｘ2Ｚ0）／２となり、特性インピーダンスＺ0’は次式で表される。
【数３】
Ｚ0’＝Ｚ0・ｘ2／（４ｙ2）
ここで、好ましくは、ｘ＝ｙ＝１であり、このとき、特性インピーダンスＺ0＝１００Ω、Ｚ0’＝２５Ωとなる。
【００４６】
従来、ハイブリッドトランス１００は主として被測定対象の反射特性の測定に用いられていたため、平衡モード及び不平衡モード間の伝送特性が無視あるいは重要視されていなかった。本発明の実施形態では両モード間の伝送特性及びアイソレーション特性の校正方法を具体的に与えている。
【００４７】
本発明に係る実施形態は、バランあるいはハイブリッドトランスは平衡モードと不平衡モードが併存する系であることに鑑み、各モードそれぞれの３点校正に加え、両モード間の伝送特性及びアイソレーション特性をも校正する必要があることを説明した。このような系は平衡ポートＰ１と不平衡ポートＰ２の２ポート回路８０として表せることを示し、フル２ポート校正することで完全な校正ができることを示した。従って、平衡モード及び不平衡モード混在のデバイスのそれぞれのモードでのインピーダンスを測定するために、完全に校正された測定系を提供するには以下の要件を考慮する必要がある。
（１）不平衡モードへの結合度を補正するためにハイブリッドトランス１００を用いる。
（２）被測定デバイスポートのインピーダンスは被測定デバイスのインピーダンスに整合させる必要があり、測定器のインピーダンスはそれが接続される平衡ポート及び不平衡ポートのインピーダンスに整合させる必要がある。幸いな事にＬＡＮ用の撚り線対ケーブルの場合、一番多用されているシールド無しの撚り線対の特性インピーダンスは１００Ωなので、校正用標準器として５０Ω系の標準器が使える。この時、平衡ポートのインピーダンスは１００Ωとなり、不平衡ポートのインピーダンスは２５Ωとなる。
また、少数派ながら用いられるシールド付きの撚り線対の場合、特性インピーダンスは１５０Ωなので７５Ω系の標準器が使える。さらに、被測定デバイスのインピーダンスが１００Ωや１５０Ω以外の値、例えばＸΩであっても、近年のネットワークアナライザの多くは５０Ωの標準器を使って任意の測定インピーダンス系（例えば（Ｘ／２）Ω系）に校正する機能を備えており、最も多用される５０Ωの標準器を使った校正が可能である。また、仮に（Ｘ／２）Ωの不平衡型標準器を作成する必要があったとしても不平衡型標準器の作成は平衡型標準器の作成よりもはるかに容易である。
（３）通常の５０Ω系のＳパラメータテストセットを備えたネットワークアナライザを用いるならば何らかのインピーダンスマッチングを図る必要がある。一つの方法は図４および図５の例に示すようにハイブリッドトランスの巻数比をインピーダンス比に合うように選んだりインピーダンスマッチングトランスを介在させる事であり、もう一つは図６および図７の例に示すように抵抗器などによるインピーダンスマッチング回路を介在させる方法である。第３の方法は２つのポートＰ１、Ｐ２が独立にインピーダンス設定できるようなＳパラメータテストセットを備えたネットワークアナライザを用いる事である。近年のネットワークアナライザの多くはハードウェア的にではなく５０Ωの標準器を使ってソフトウェア的に任意の測定インピーダンス系に校正する機能を備えており、インピーダンスマッチングと使う標準器の選択に際して実質的な制限はなくなっている。
（４）フル２ポート校正を用いて、平衡系及び不平衡系を独立に３点校正し、かつ両モード間の伝送及びアイソレーション特性を校正する。
【００４８】
以上説明したように、上述のハイブリッドトランス１００を用いる校正方法について詳述した。従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランス１００を用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。同時に両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る請求項１記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にオープンの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にオープンの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にショートの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５０】
また、本発明に係る請求項２記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正方法であって、上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランスを用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５１】
さらに、本発明に係る請求項３記載のハイブリッドトランスの校正方法によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端にオープンの不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの不平衡型標準器を接続するステップとを含む。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５２】
また、請求項４記載のハイブリッドトランスの校正方法においては、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定される。
従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。また、一般的な特性インピーダンス（例えば、５０Ω）を有する測定器を平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２に接続することができる。
【００５３】
さらに、請求項５記載のハイブリッドトランスの校正方法においては、請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定される。
例えば、５０Ω系の標準器が使えるように、平衡ポートＰ１の特性インピーダンスは１００Ω、不平衡ポートＰ２の特性インピーダンスは２５Ωとする。具体的には、５０Ωのインピーダンスの測定器を使用した場合、これに直列又は並列に５０Ωの抵抗を接続する。これにより、１００Ωの平衡ポートＰ１及び２５Ωの不平衡ポートＰ２が取り扱える。従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。
【００５４】
本発明に係る請求項６記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの第１の不平衡型標準器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたオープンの第２の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたショートの第１の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの第２の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５５】
また、本発明に係る請求項７記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、平衡ポートＰ１から不平衡ポートＰ２へのアイソレーション校正を実施しているために、従来は十分な性能が得られなかったような安価なバラン又はハイブリッドトランス１００を用いても、ＬＣＬ特性を精度良く測定出来るようになった。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５６】
さらに、本発明に係る請求項８記載のハイブリッドトランスの校正装置によれば、巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの不平衡型標準器とを備える。
従って、不平衡型標準器を用いて高周波までトレーサブルであり、明確であってかつ従来技術に比較して簡単であるハイブリッドトランスの校正方法及び校正装置を提供することができる。ここで、両モード間のスルー校正も実施しているため、ＬＣＬ測定時の周波数特性も大きく改善される。さらに、校正には従来の同軸型標準器を使用できるので、高周波までトレーサブルな測定が可能となった。
【００５７】
また、請求項９記載のハイブリッドトランスの校正装置においては、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定される。
従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。また、一般的な特性インピーダンス（例えば、５０Ω）を有する測定器を平衡ポートＰ１及び不平衡ポートＰ２に接続することができる。
【００５８】
さらに、請求項１０記載のハイブリッドトランスの校正装置においては、請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定される。
例えば、５０Ω系の標準器が使えるように、平衡ポートＰ１の特性インピーダンスは１００Ω、不平衡ポートＰ２の特性インピーダンスは２５Ωとする。具体的には、５０Ωのインピーダンスの測定器を使用した場合、これに直列又は並列に５０Ωの抵抗を接続する。これにより、１００Ωの平衡ポートＰ１及び２５Ωの不平衡ポートＰ２が取り扱える。従って、容易に標準器を準備することができ、校正方法が従来技術に比較して容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００の反射特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はオープン接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はショート接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図であり、（ｃ）は負荷接続のときのハイブリッドトランス１００の接続方法を示す回路図である。
【図２】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のアイソレーション特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【図３】 本発明に係る一実施形態であるハイブリッドトランス１００のスルー特性の校正方法を示す図であって、（ａ）はその接続方法を示す回路図であり、（ｂ）はその等価回路を示す回路図である。
【図４】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例１を示す回路図である。
【図５】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例２を示す回路図である。
【図６】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例３を示す回路図である。
【図７】 本実施形態の校正方法を用いて平衡ケーブルＢＣ１の反射特性を測定するときの接続例４を示す回路図である。
【図８】 従来技術のバラントランスにおける浮遊容量を示す回路図である。
【図９】 （ａ）は本実施形態で用いるハイブリッドトランス１００の信号伝送回路の回路図であり、（ｂ）はその等価回路の回路図である。
【図１０】 図７のハイブリッドトランス１００の２ポート回路の回路図である。
【図１１】 本発明に係る第１の変形例のハイブリッドトランス１０１の構成を示す回路図である。
【図１２】 本発明に係る第２の変形例のハイブリッドトランス１０２の構成を示す回路図である。
【図１３】 従来技術のバラントランスによる測定回路を示す回路図である。
【図１４】 従来技術のハイブリッドトランスによる測定回路を示す回路図である。
【図１５】 従来技術のバラントランスを用いたインピーダンス測定回路におけるオープン／ショート／負荷の３点校正を示す回路図である。
【符号の説明】
１…信号源、
２，３…検出器、
１１，１２，２１，２２…巻線、
５１，５２，５３…測定器の抵抗、
６３，６４，６５…測定器のインピーダンス、
９１，９２，９３，９４，９５，９６…標準器、
７１…平衡信号源、
７２…不平衡信号源、
８０…２ポート回路、
１００，１０１，１０２…ハイブリッドトランス、
Ｐ１…平衡ポート、
Ｐ２…不平衡ポート、
Ｐ３…被測定デバイスポート、
ＢＣ１…平衡ケーブル、
ＣＴ…センタータップ、
ＮＡ…ネットワークアナライザ、
ＰＤ…電力分配器、
ＨＢ１，ＨＢ２…反射特性測定ブリッジ（ハイブリッド回路）、
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２…端子、
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ２１，ＴＲ２２…トランス。
Claims (10)
- 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にオープンの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にオープンの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端にショートの第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの第２の不平衡型標準器を接続するステップと、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とするハイブリッドトランスの校正方法。 - 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端に上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とするハイブリッドトランスの校正方法。 - 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正方法であって、
上記平衡ポートに特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器を接続しかつ上記不平衡ポートに上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器を接続するステップと、
上記被測定デバイスポートの一端にオープンの不平衡型標準器を接続しかつ上記被測定デバイスポートの他端にショートの不平衡型標準器を接続するステップとを含むことを特徴とするハイブリッドトランスの校正方法。 - 請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正方法。
- 請求項１、２又は３記載のハイブリッドトランスの校正方法において、実質的にｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正方法。
- 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスの反射特性の校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの第１の不平衡型標準器と、
オープン接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたオープンの第２の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続されたショートの第１の不平衡型標準器と、
ショート接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの第２の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
負荷接続時に、上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正装置。 - 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのアイソレーションの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第１の不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／２）倍の特性インピーダンスを有する負荷の第２の不平衡型標準器とを備えたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正装置。 - 巻数比が１：ｘである第１の巻線と第２の巻線とを有する第１のトランスと、巻数比が１：ｙである第３の巻線と第４の巻線とを有する第２のトランスとを備え、上記第２の巻線のセンタータップが上記第４の巻線の一端に接続され、上記第４の巻線の他端が接地され、上記第１の巻線の両端が平衡ポートとなり、上記第２の巻線の両端が被測定デバイスポートとなり、上記第３の巻線の両端が不平衡ポートとなるハイブリッドトランスのスルーの校正装置であって、
上記平衡ポートに接続された特性インピーダンスＺ0を有する第１の測定器と、
上記不平衡ポートに接続された上記特性インピーダンスＺ0の実質的に（ｘ2／（４ｙ2））倍の特性インピーダンスＺ0’を有する第２の測定器と、
上記被測定デバイスポートの一端に接続されたオープンの不平衡型標準器と、
上記被測定デバイスポートの他端に接続されたショートの不平衡型標準器とを備えたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正装置。 - 請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｙ＝ｘ／２でかつＺ0’＝Ｚ0に実質的に設定されたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正装置。
- 請求項６、７又は８記載のハイブリッドトランスの校正装置において、ｘ＝ｙ＝１でかつＺ0’＝Ｚ0／４に実質的に設定されたことを特徴とするハイブリッドトランスの校正装置。
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