JPH0216462A - 伝送線路の伝送特性測定方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は伝送線路の伝送１ｊ性の測定方法と装置に関す
る。さらに具体的には、タイム・ドメイン・リフレクト
メータにより信号源側の伝送線路の特性インピーダンス
と異なる特性インピーダンスの伝送線路の伝送特性を、
より簡易に精度良く測定することのできる方法と装置を
提供せんとするものである。

［従来の技術］ 信号源側の伝送線路と被測定伝送線路のそれぞれの特性
インピーダンスが整合していない場合の、タイム・ドメ
イン・リフレクトメータによる従来の伝送線路の伝送特
性の測定原理を第２Ａ図に示し説明する。

ここに１１は信号源インピーダンスＺ、を右するステッ
プ・パルス発生器であり、接続点Ａにおいて７　に等し
い特性インピーダンスＺ。を有する長さり。の接続用伝
送線路１２が接続されている。１５は接続点Ｂにおいて
接続用伝送線路１２に接続された、接続用伝送線路１２
の特性インピーダンス７゜と被測定伝送線路１４の特性
インピーダンスＺ、との整合を１与るだめの、抵抗によ
り構成されたインピーダンス変換器であり、ｅ丁は接続
点Ｂから接続点［までの長さ、Ｐ、は被測定伝送線路１
４の長さである。

測定方法を説明すると、インピーダンス変換器１５の接
続点Ｆ側をオープン（またはショー１−）にして信号源
であるステップ・パルス発生器１１より接続用伝送線路
１２にステップ・パルスを印加したときの反射波と、イ
ンピーダンス変換器１５と被測定伝送線路１４とを接続
点Ｆにおいて接続し、その終端りをオープン（またはシ
ョート）にしてステップ・パルスを印加したときの反射
波とから、その間の伝達関数を求め、これより被測定伝
送線路１４の、各種の周波数における減衰層などの伝送
特性を得でいる。

第２Ｂ図には、このようにして１ｑられる、ステップ・
パルスの反射波の観測波形が示されており、第２Ａ図に
おける接続点Ａを測定点とした波形が図示されている。

ここで、ｔｏはステップ・パルスが接続用伝送線路１２
を、ｔ工はインピーダンス変換器１５を、ｔ、は被測定
伝送線路１４を、それぞれ往復する時間であり、Ｗｌは
インピーダンス変換器１５の接続点Ｆ側をオープンにし
たとぎに１ｑられる波形、Ｗ２はインピーダンス変換器
１５と被測定伝送線路１４とを接続点Ｆにおいて接続し
、その終端りをオープンにしたときに得られる波形であ
る。

第２Ｃ図は、第２Ａ図を用いて説明した測定方法におい
て、ステップ・パルスの反射波の観測をするためにフィ
ード・スルー型の１Ｊンプリング・ヘッド１７を挿入し
た場合を示している。サンプリング・ヘッド１７はステ
ップ・パルスの反射波の瞬間の振幅成分を取り出すため
のリンプリング・オシロスコープのサンプリング・ヘッ
ドである。

サンプリング・ヘッド１７は接続点Ｂ１．Ｂ２において
接続用伝送線路１２とインピーダンス変換器１５とに接
続されており、ステップ・パルスの反射波の振幅成分を
取り出すと、これを図示されてはいない波形データを処
理し表示するための回路に出力する。

第２Ｄ図は第２Ｃ図に示した測定方法に用いる測定装置
の回路構成を示すものであり、１１はステップ・パルス
を発生するためのステーツブ・パルス発生器、１６はス
テップ・パルス発生器１１からのステップ・パルス３１
の反射波を１ノンプルするだめのυンプリング回路、１
５はインピーダンスを整合するためのインピーダンス変
換器、１４は被測定伝送線路、１７〜１９はリーンプリ
ング回路１６の構成要素であり、１７はステップ・パル
ス３１の反射波の吹口）の振幅成分を取り出すためのリ
ンブリング・ヘッド、１８はリーンブリング・ヘッド１
７に印加される信号波形上の各点の振幅成分をリンプル
づるためのリンブリング・ポイントをリンブリング・ヘ
ッドに指示するリンブリング・パルスを発生するディレ
イング・パルス発生器、１９はディレイング・パルス発
生器１６に印加して、リンブリング・パルス３８の遅延
時間を調整づる遅延パルス３９を出力するためのデイレ
イ調整器、２０はステップ・パルス発生器１１およびデ
イレイ調整器１９にその動作のタイミングを与えるタイ
ミング・パルス４０を発生するためのタイミング・パル
ス発生器であり、タイミング・パルス４０の周期は被測
定伝送線路１４の長さに応じて可変できるものでおる。

２１は４ノンブリング・ヘッド１７からのサンプリング
出力３７をディジタル変換するためのアナログ・ディジ
タル（Ａ／Ｄ＞変換器、２２Ａは被測定伝送線路１４を
接続しないときの、２２Ｂは接続したときのＡ／Ｄ変換
器２１からのディジタル・データ４１をそれぞれ記憶す
るためのメモリ、２３は各メモリ２２Ａ、２２Ｂより読
出される、それぞれの記憶内容を示す信号４２Ａ、４２
Ｂから両者間の伝達関数を求めるための伝達関数演算器
、２４は伝達関数演算器２３により）ｑられる伝送特性
データ４３を受けて、これを表示するための表示回路で
ある。　回路の動作を説明すると、まずインピーダンス
変換器１５の出力端（第２Ｃ図では接続点［）をオープ
ン（またはショート）にして、タイミング・パルス発生
器２０からのタイミング・パルス４０をトリガとしてス
テップ・パルス発生器１１に印加すると、ステップ・パ
ルス発生器１１よりタイミング・パルス４０に同期した
ステップ・パルス３１が送出され、このステップ・パル
ス３１の、インピーダンス変換器１５の出力側の終Ｇａ
Ｃからもどる反射波の各部の振幅成分をサンプリング・
ヘッド１７に取り出す。

４ノンプリング・ヘッド１７により取り出されたステッ
プ・パルス３１の反Ｑ＝Ｊ波の各部の振幅成分である１
ナンプリング出力３７はＡ／Ｄ変換器２１でディジタル
変換され、そのディジタル・データ４１をメモリ２２Ａ
に記憶２”ｊ！る。

つぎに、インピーダンス変換器１５の出力端（第２Ｃ図
の接続点「）と被測定伝送線路１４の接続点りとを接続
したうえで、被測定伝送線路１４の終端をオープン（ま
たはショート）にしてステップ・パルス３１を印加し、
その反射波の各部を前記と同様にしてリンプルしてディ
ジタル変換し、そのディジタル・データ４１をメモリ２
２Ｂに記憶させる。このようにして各メモリ２２Ａ。

２２Ｂに格納された、それぞれの記憶内容を示す信号４
２Ａ、４２Ｂは伝達関数演算器２３に送出され、これを
受けた伝達関数演算器２３では、両者間の伝達関数を求
め、１５ｔられた伝送特性データ４３は表示回路２４に
入力されて表示される。

以上においては、接続用伝送線路１２と被測定伝送線路
１４のそれぞれの特性インピーダンスＺ。、Ｚ、が整合
していない場合におけるＴＤＲ法による測定方法につい
て説明したが、双方の特性インピーダンスＺ。、Ｚ［が
整合している場合は、インピーダンス変換器１５（第２
Ａ図）を介覆ることなく、接線用伝送線路１２と被測定
伝送線路１４を直接に接続して、ステップ・パルスを印
加して被測定伝送線路１４の伝送特性を得ている。

［発明が解決しようとする課題］ 第２Ａ図を用いて説明した測定方法により、接続用伝送
線路１２の特性インピーダンスＺ。と異なる特性インピ
ーダンスＺ、の被測定伝送線路１４の伝送特性を測定す
る場合、双方の特性インピーダンスの整合を得るために
インピーダンス変換器１５を用いている。

しかし、抵抗により丁型またはπ型に構成されたインピ
ーダンス変換器１５を介すると、入力ステップ・パルス
の振幅が減衰して被測定伝送線路１４に印加され、その
反射波も再びインピーダンス変換器１５により減衰され
て振幅は小さなものとなり、測定精度が低下するという
欠点があった。

これに対処するためには、大きな振幅のステップ・パル
スを入力づる必要があるが、大ぎな振幅のステップ・パ
ルスの発生は困難であり、またさらに高周波における伝
達関数までも測定しようとすると、立」二がりのより速
いステップ・パフレスを必要とするが、人ぎな振幅の信
号では立上がりの速いパルスを発生することは困難であ
るために広帯域の伝達関数を精１宴良く測定することか
て゛きないという解決されるべき課題があった。

さらに、１！Ｉ性インピーダンスの異なる何種類しの伝
送線路を測定しようとする場合には、それに応じた各種
のインピーダンス変換器を用意して使用するか、あるい
はインピーダンスを変えることのできる装置を用いる必
要があるが、可変のインピーダンス変換器の実現は困難
であり、そのために能動素子を用いたインピーダンス変
換器も考えられるが、双方向性を有しかつ十分に広帯域
のインピーダンス変換器は実現されていないという解決
されるべき課題があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような解決課題に照らしなされたものであ
り、ＴＤＲ法により伝送線路の伝送特性を測定する場合
において、接続用伝送線路に接続されたサンプリング・
ヘッドと被測定伝送線路との間にインピーダンス変換手
段として被測定伝送線路の特性インピーダンスに等しい
特性インピーダンスの伝送線路である基？Ｍ仏送送線路
用いることとした。

［作用」 インピーダンス変換手段として使用−Ｖる被測定伝送線
路の特性インピーダンスに等しい特性インピーダンスの
基準伝送線路は、被測定伝送線路の一部を短く切断した
ものを使用すればよいので簡単に構成することができる
。

この基準伝送線路を使用して、基準伝送線路の出力端を
オープン（またはショート）として、そのときの反射波
形を第１のメモリに格納し、つぎに、この基準伝送線路
の出力端に他端をオープン（ショー１へ）にした被測定
伝送線路を接続してその反射波形をｊ！Ｉて第２のメモ
リに格納し、第１および第２のメモリに格納された波形
から被測定伝送線路の伝達関数を求めるようにした。

そのために、従来のインピーダンス変換手段における大
きな減衰を廃除することができたので、精ｆｑの高い伝
送線路の伝送１ｈ性か可能となり、そのうえ広帯域にわ
たる各種の伝送線路の測定にも簡！！１に対応できるよ
うになった。

［実施例１ 本発明による伝送線路の測定原理を第１Ａ図に示し説明
する。ここで、第２Ａ図における対応覆る構成要素には
同じ記号を付した。

第１Ａ図において、第２Ａ図に示した従来の測定原理と
異なるところは、接続用伝送線路１３と被測定伝送路１
４との間にインピーダンス変換手段として被測定伝送線
路１４のＩＦｆ性インピーダンスＺ、に等しい特性イン
ピーダンスＺ、の基準伝送線路１３を使用している点で
ある。したがって、特性インピーダンスＺ。がたとえば
５０Ωてあり、被測定伝送線路１４の特性インピーダン
スＺ、がたとえば７５Ωであれば、同じ７５Ωの伝送線
路を基準伝送線路１３として用いることになる。

測定方法としては、基準伝送線路１３の終端Ｃをオープ
ン（またはショート）にして印加したステップ・パルス
の反射波と、基準伝送線路１３と被測定伝送線路１４と
をＣ，Ｄ点においで接続して被測定伝送線路１４の終端
Ｆをオープン（またはショート）にして印加したステッ
プ・パルスの反射波とから被測定伝送線路１４の伝送特
性を得る。

このように、２つの反射波はそれぞれ等しい特性インピ
ーダンスＺ、の基準伝送線路１３と被測定伝送線路１４
より１ｑられるので、抵抗により構成されたような従来
のインピーダンス変換器を用いることなく、被測定伝送
線路１４の伝送１８性を１ワることかできる。

第１Ｂ図は第１Ａ図を用いで説明した測定方法によりｊ
ｑられる反０＝Ｊ波の、第１Ａ図における接続点Ａを測
定点とした観測波形を示しており、第２Ｂ図に対応する
ものについては同じ記号を付している。

第１Ｂ図において、接続用伝送線路１２（第１Ａ図）の
特性インピーダンスＺ。は固定した一定値で必り、基準
伝送線路１３の特性インピーダンス７、とは整合しでい
ないため、ステップ・パルスの立上がりから口）間↑。

後に接続点Ｂ２における反Ｏａｔ波か現われるが、被測
定伝送線路１４からの反射波形Ｗ２の測定に影響を及ぼ
すことはない。

第１Ｃ図は、第１Ａ図により説明した測定方法において
、ステップ・パルスの反０；Ｊ波の観測を刃るためにフ
ィード・スルー型のリンブリング・ヘッド１７を挿入し
た場合を示している。第２Ｃ図にお【ノる対応する構成
要素には同じ記号を付している。

第１Ｃ図に示されているステップ・パルスの反射波形は
、第２Ｃ図において説明したのと同様にして１ノンプル
される。

第１Ｄ図は第１Ｃ図に示した測定方法に用いる測定装置
の回路構成を示すものであり、第２Ｄ図に対応する構成
要素には同じ記号を付している。

第１Ｄ図において、第２Ｄ図に示した従来の測定装置の
回路構成と異なるところは、リンブリング・ヘッド１７
と被測定伝送線路１４との間に、インピーダンス変換手
段として、被測定伝送線路１４の特性インピーダンスＺ
、に等しい特性インピーダンスの基準伝送線路１３を用
いている点であり、接続点Ｃ，Ｄを接続したときに、ス
テップ・パルス発生器１１からのステップ・パルス３１
が基準伝送線路１３を介して被測定伝送線路１４に印加
され、その反射波か基準伝送線路１３を介してリンブリ
ング・ヘッド１７にもどる。その他の構成要素の動作は
、第２Ｄ図に示した従来の測定装置と同じである。

本発明によるならば、第１Ｂ図に示すように、反射波形
Ｗ１　、Ｗ２は従来のインピーダンス変換！１５におけ
るような減衰を受けないから、大きな（取幅のものを１
′−Ｉることかでき高精度となる。

さらに従来のインピーダンス変換器１５は十分に広帯域
のものを１ｑることかできず、そのために広帯域にわた
る測定ができなかった。それに対して本発明においでは
、被測定伝送路１４と同じ特性インピーダンスの短い基
準伝送路を使用するから極めて広帯域であり、高周波に
おける伝達関数も精度良く測定することができる。

［発明の効果１ 以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、
簡単な構成により精度の高い伝送線路の伝送特性を実用
することかでき、しかも特性インピーダンスの責なる各
種の伝送線路の測定にも容易に対応することができるの
で、本発明による効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明による測定方法の原理図、第１Ｂ図は
第１Ａ図に示した測定方法により得られるステップ・パ
ルスの反射波の波形図、第１Ｃ図は第１Ａ図に示した測
定方法におけるステップ・パルスの反射波形を得るため
の接続図、第１Ｄ図は第１Ｃ図に示した接続による測定
方法に用いる測定装置の一実施例の回路構成図、第２Ａ
図は従来の測定方法の原理図、 第２Ｂ図は第２Ａ図に示した測定方法により１ツｔられ
るステップ・パルスの反射波の波形図、第２Ｃ図は第２
Ａ図における測定方法におけるステップ・パルスの反射
波形を１７るための接続図、第２Ｄ図は第２Ｃ図に示し
た接続による測定方法に用いる測定装置の回路構成図で
ある。 １１・・・ステップ・パルス発生器 １２・・・接続用伝送線路　１３・・・基準伝送線路１
４・・・被測定伝送線路 １５・・・インピーダンス変換器 １６・・・サンプリング回路 １７・・・サンプリング・ヘッド １８・・・ディレイング・パルス発生器１９・・・デイ
レイ調整器 ２０・・・タイミング・パルス発生器 ２１・・・Ａ／Ｄ変換器　　２２Ａ、２２Ｂ・・・メモ
リ２３・・・伝達関数法ｎ器　２４・・・表示回路３１
・・・ステップ・パルス ３７・・・（Ｊンプリング出力 ３８・・・４ノンプリング・パルス ３９・・・遅延パルス ４０・・・タイミング・パルス ４１・・・ディジタル・データ ４２Ａ、４２Ｂ・・・信号　４３・・・伝送特性データ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステップ・パルス発生手段（１１）からのステップ
   ・パルスを被測定伝送線路（１４）に印加してその反射
   波を観測することにより、前記被測定伝送線路の伝送特
   性を測定する場合に、前記ステップ・パルス発生手段側
   の接続用伝送線路（１２）の特性インピーダンスと前記
   被測定伝送線路の特性インピーダンスとが整合していな
   いときは、前記接続用伝送線路と被測定伝送線路との間
   にインピーダンス変換手段を配して、前記インピーダン
   ス変換手段の出力端で生ずる前記ステップ・パルス発生
   手段からのステップ・パルスの第１の反射波と、前記イ
   ンピーダンス変換手段と前記被測定伝送線路とを接続し
   て前記被測定伝送線路の終端で生する前記ステップ・パ
   ルス発生手段からのステップ・パルスの第２の反射波と
   から前記被測定伝送線路の伝送特性を測定する方法にお
   いて、 前記インピーダンス変換手段として前記被測定伝送線路
   の特性インピーダンスと実質的に等しい特性インピーダ
   ンスの伝送線路（１３）を用いる伝送線路の伝送特性測
   定方法。 ２、ステップ・パルス（３１）を発生するためのステッ
   プ・パルス発生手段（１１）と、前記ステップ・パルス
   発生手段側の接続用伝送線路（１２）の特性インピーダ
   ンスと被測定伝送線路（１４）の特性インピーダンスと
   の整合を得るための前記被測定伝送線路の特性インピー
   ダンスと実質的に等しい特性インピーダンスの基準伝送
   線路（１３）と、 前記基準伝送線路の出力端で生ずる前記ステップ・パル
   ス発生手段からのステップ・パルスの第１の反射波およ
   び前記基準伝送線路と前記被測定伝送線路を接続して前
   記被測定伝送線路の終端で生ずる前記ステップ・パルス
   発生手段からのステップ・パルスの第２の反射波をそれ
   ぞれサンプルするためのサンプリング手段（１６）と、 前記サンプリング手段からのサンプリング出力（３７）
   をディジタル変換するためのアナログ・ディジタル変換
   手段（２１）と、 前記アナログ・ディジタル変換手段からの前記第１の反
   射波のディジタル・データを記憶するための第１のメモ
   リ手段（２２Ａ）と、 前記アナログ・ディジタル変換手段からの前記第２の反
   射波のディジタル・データを記憶するための第２のメモ
   リ手段（２２Ｂ）と、 前記第１のメモリ手段および前記第２のメモリ手段のそ
   れぞれからの記憶内容を受けて前記第１の反射波と前記
   第２の反射波とから伝達関数を求めるための伝達関数演
   算手段（２３）と、 を含む伝送線路の伝送特性測定装置。