JP4352062B2 - 測定用バイアスティー - Google Patents

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Description

本発明は、電気信号の測定に関し、特に、この測定に用いられるバイアスティーに関するものである。
測定にバイアスティーを用いることは、周知である。図１を参照すると、従来技術のバイアスティー１０は、直流（ＤＣ）機器１２（例えば、ソース測定器）と高周波（HF）機器１４とを試験中の装置（ＤＵＴ）１６に接続するのに用いられる。高周波機器１４は、例えば、無線周波（ＲＦ）信号発生器と測定器との組み合わせである。注目すべきことであるが、バイアスティー１０は、無線周波信号自体とは異なるパルスの場合にも用いることができ、典型的に重要な周波数成分は同様である。
バイアスティーの典型的な目的は、高周波信号と低周波信号（例えば直流（ＤＣ）信号）を試験中装置（ＤＵＴ）１６に同時に印加するのを許すことである。直流信号が高周波機器１４から遮断されるのと高周波信号が直流機器１２から遮断されるのとが同時に行われる。例えば、直流信号が高周波信号に応答しながらＤＵＴにバイアスをかける働きを有するので、バイアスティーという。
図1の例は、ソース通路１８と測定通路２０との両方を含むので、所謂、低周波信号に関して測定性能を向上するために、ＤＵＴにケルヴィン接続がなされる。
不運にも、バイアスティー１０は、それ自身の測定誤差、例えば、漏れキャパシタンスや浮遊キャパシタンスを導く。これは、特に、非常に精度が高いか、非常に反応性が高いか、その両方の測定（例えば、ピコアンペア及びフェムトアンペアの測定）を行う場合に解決すべき問題を生ずる。
本発明が解決しようとする課題は、高い精度又は反応性で測定する際に、漏れキャパシタンスや浮遊キャパシタンスを生ずることがなく、試験中の装置の高周波ポートを保護して直流機器の測定感度を相当に向上することができるバイアスティーを提供することにある。
ガード出力端子を有する測定装置を試験中の装置（ＤＵＴ）に接続するバイアスティーは、直流（ＤＣ）ポートと高周波（ＨＦ）ポートと測定ポートとを含んでおり、この高周波ポートは、バイアスティーが動作している間、ガード出力端子で保護され、またこの高周波ポートは、インピーダンスネットワークを介してガード出力端子に接続されている。
本発明によれば、高周波ポートがガード出力端子で保護されるので、直流機器の測定感度を相当に向上することができる。
図２の例を述べると、バアイスティー１００は、ガード入力端子１０２を含んでいる。このガード入力端子１０２は、インダクタ１１６、１１８とキャパシタ１２０とによって形成されたインピーダンスネットワークによってバイアスティー１００の高周波ポート１０４に接続されている。直流（ＤC）機器１２６は、バイアスティー１００の直流ポート１２１に接続されている。インダクタ１２２、１２４は、直流機器１２６のソース出力をバイアスティー１００の出力ポート１２８に接続する。インダクタ１３０、１３２は、直流機器１２６の測定入力を出力（測定）ポート１２８に接続する。
動作についてのべると、出力ポート１２８は、直流と高周波との両方を試験中の装置（ＤＵＴ）１３４に印加する。キャパシタ１３６は、高周波がポート１２８に移行するのを許し、インダクタ１２２、１２４、１３０及び１３２は、高周波を直流機器１２６から遮断する。
キャパシタ１２０は、ガード入力端子１０２からの直流が直流機器１２６に入るのを遮断し、またインダクタ１１６、１１８は、高周波をガード入力端子１０２から遮断する。
直流機器１２６のガード出力端子１４０は、典型的には、（ガード電圧の性質である）直流機器１２６の強制電圧に等しい電圧で駆動され、その結果、この場合には、キャパシタ１３６の両端間には直流電位が生じることがなく、従ってキャパシタ１３６の両端間に漏れが生ずることはない。
このように、高周波ポート１０４を保護すると、直流機器１２６の測定感度を相当に向上することができる。例えば、ナノアンペアからピコアンペアまで測定感度を向上することができる。
立上り時間／立下り時間が早いパルスの高周波成分であるので、上記の回路は、無線周波（ＲＦ）信号だけでなく、パルス信号にも同様に適している。その上、多くの場合、バイアスティーのインダクタは、抵抗性のインピーダンスが機器１２６を介して高周波成分を制限するのに充分である場合には、抵抗に置き換えてもよい。
図３の例を述べると、他のバイアスティー２００が示され、このバイアスティー２００は、ガード入力端子２０２を含んでいる。このガード入力端子２０２は、インダクタ２１６、２１８とキャパシタ２２０とによって形成されたインピーダンスネットワークによってバイアスティー２００の高周波ポート２０４に接続されている。直流機器２２６は、バイアスティー２００の直流ポート２２１に接続されている。インダクタ２２２、２２４は、直流機器２２６のソース出力をバイアスティー２００の出力ポート２２８に接続する。インダクタ２３０、２３２は、機器２２６の測定入力を出力（測定）ポート２２８に接続する。更に、バイアスティー２００は、導電性囲い（例えば金属の箱）２４２内に配置され、この場合、囲い２４２は、ガード入力端子２０２に接続されている。高周波ポート２０４は、保護電位を高周波接地部から孤立させるために、直流非接地用キャパシタ２４４を含んでいる。
前の例と同様に、出力ポート２２８は、直流と高周波との両方を試験中装置（ＤＵＴ２）３４に印加している。キャパシタ２３６は、高周波がポート２２８に移行するのを許し、インダクタ２２２、２２４、２３０及び２３２は、高周波を直流機器２２６から遮断する。
キャパシタ２２０は、ガード入力端子２０２からの直流が直流機器２２６に入るのを遮断し、またインダクタ２１６、２１８は、高周波をガード入力端子２０２から遮断する。
直流機器２２６のガード出力端子２４０は、典型的には、（保護電圧の性質である）直流機器２２６の強制電圧に等しい電圧で駆動され、その結果、この場合には、キャパシタ２３６の両端間には直流電位が生じることがなく、従ってキャパシタ２３６の両端間に漏れが生ずることはない。更に、このガード出力端子２４０を囲い２４２に接続すると、囲い２４２と直流機器２２６の強制電圧との間の直流電位を最小にする。これは、浮遊キャパシタンスの囲いに対する影響が最小となるので、バイアスティー２００内の漏れを更に最小にする。
このように、高周波ポート２０４を保護すると、直流機器２２６の測定感度を相当に向上することができる。例えば、ナノアンペアからピコアンペアまで測定感度を向上することができる。
立上り時間／立下り時間が早いパルスの高周波成分であるので、上記の回路は、無線周波（ＲＦ)信号だけでなく、パルス信号にも同様に適している。その上、多くの場合、バイアスティーのインダクタは、抵抗性のインピーダンスが機器２２６を介して高周波成分を制限するのに充分である場合には、抵抗に置き換えてもよい。
図４の例を述べると、バイアスティー２００と同様のバイアスティー２０１が示され、このバイアステジー２０１は、囲い２４２を接地と保護電位との間を切り替えるガードスイッチ２４６と、バイアスティー２０１内か試験中装置（ＤＵＴ）２３４自体かでケルヴィン接続を行うのを許す測定スイッチ２４８とを更に含んでいる。接地している囲い２４２を有すると、高周波測定が主たる目的である場合には有益であり、試験の中には、試験中装置（ＤＵＴ）でケルヴィン接続を行うことが重要であるものがある。
この開示は、例示的であり、この開示に含まれている教示の公正な範囲から逸脱せずに細部を付加し、改変し或いは除去することによって種々の変更をなし得ることは明らかである。従って、本発明は、請求項が必然的に限定されるという範囲を除いて、本発明は、この開示の特定の詳細な事項に限定されるものではない。
従来技術のバイアスティーの系統図である。 本発明の１つの面によるバイアスティーの1つの例の系統図である。 本発明の他の面によるバイアスティーの他の例の系統図である。 本発明の更に他の面によるバイアスティーの更に他の例の系統図である。
１００、２００、２０１ バイアスティー
１０２、２０２ ガード入力端子
１０４、２０４ 高周波ポート
１１６、２１６、１１８、２１８ インダクタ
１２０、２２０ キャパシタ
１２１、２２１ 直流ポート
１２２、２２２、１２４、２２４ インダクタ
１２６、２２６ 直流機器
１２８、２２８ 出力（測定）ポート
１３０、２３０，１３２、２３２ インダクタ
１３４、２３４ 試験中装置
１３６、２３６ キャパシタ
１４０ ガード出力端子

Claims (6)

  1. ガード出力端子を有する測定器を試験中の装置（ＤＵＴ）に接続するバイアスティーであって、直流（ＤＣ）ポートと高周波（ＨＦ）ポートと測定ポートとから成り、前記高周波ポートは、前記ガード出力端子で保護されることができ、また前記高周波ポートは、インピーダンスネットワークを介して前記ガード出力端子に接続されているバイアスティー。
  2. 請求項１に記載のバイアスティーであって、前記インピーダンスネットワークは、RCネットワークを含むバイアスティー。
  3. 請求項１に記載のバイアスティーであって、前記インピーダンスネットワークは、LCネットワークを含むバイアスティー。
  4. 請求項１に記載のバイアスティーであって、前記バイアスティーは、導電性囲いを有し、前記高周波ポートは、直流接地ブロックを含み、前記囲いは、前記バイアスティーの動作中、前記ガード出力端子に接続されているバイアスティー。
  5. 請求項１に記載のバイアスティーであって、前記高周波ポートは、無線周波入力信号に適合しているバイアスティー。
  6. 請求項１に記載のバイアスティーであって、前記高周波ポートは、パルス化された入力信号に適合しているバイアスティー。
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