JPH0370789B2 - - Google Patents

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JPH0370789B2
JPH0370789B2 JP20402482A JP20402482A JPH0370789B2 JP H0370789 B2 JPH0370789 B2 JP H0370789B2 JP 20402482 A JP20402482 A JP 20402482A JP 20402482 A JP20402482 A JP 20402482A JP H0370789 B2 JPH0370789 B2 JP H0370789B2
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JP
Japan
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impedance
high frequency
load
tuner
under test
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JP20402482A
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JPS5994077A (ja
Inventor
Giichi Mori
Hiroshi Oonishi
Mitsuo Makimoto
Sadahiko Yamashita
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波大電力用デバイスの負荷イン
ピーダンスを測定する負荷インピーダンス測定装
置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 高周波大電力用デバイスを用いて増幅器等を設
計する場合、デバイスの負荷インピーダンスを測
定し、増幅器としての負荷インピーダンス(一般
には50Ω)に整合する必要がある。しかし高周波
大電力用デバイスの負荷インピーダンスは唯一無
二に決まるものではなく、信号周波数のみなら
ず、入力レベル、出力レベル、直流電源電圧によ
つて変化し、また、一定入力信号、一定出力に対
しても負荷インピーダンスは無限に存在し、その
負荷インピーダンスによつて効率が変化する。し
たがつて、高周波大電力デバイスを用いて、例え
ば増幅器を設計する場合には、使用する信号周波
数、入力レベル、出力レベル、直流電源電圧を規
定した上で、良好な効率の得られる負荷インピー
ダンスを測定し設定する必要がある。
従来では、高周波デバイスの負荷インピーダン
スの測定法としては、置換法、ロードプル法等が
挙げられるが、従来の方法では測定インピーダン
スを即座にモニタできない、低インピーダンスの
デバイスに対しては回路的に不安定で発振しやす
く測定が困難である等の問題がある。
第1図は従来の置換法による高周波デバイスの
負荷インピーダンスの測定系の動作状態の構成を
示す。図において大電力トランジスタ時の被測定
デバイス1は、デバイスマウント治具2に固定さ
れ、入、出力に挿入された可変インピーダンス回
路であるインピーダンスチユーナ3,4等で入出
力整合をとり、バイアスネツトワーク5,6で直
流バイアスを印加する。高周波入力は高周波信号
源7よりアイソレータ8を経て供給し、入力電
力、入力反射電力は双方向性結合器9を介しパワ
ーメータ12,13より、出力電力は双方向性結
合器10を介してパワーメータ14より測定でき
る。11は50Ω終端抵抗である。この回路構成で
特定の出力電力を与えるように負荷インピーダン
スを調整したのち、インピーダンスチユーナ3,
4を固定する。次に、この出力条件のときの負荷
インピーダンスを測定する方法を説明する。
第2図は第1図における測定系の負荷インピー
ダンスの測定状態の構成を示す。11,18は
50Ω終端抵抗、3,4は第1図でインピーダンス
を設定し固定したインピーダンスチユーナ、5,
6はバイアスネツトワーク、15,16は第1図
で用いたデバイスマウント治具2の入、出力部に
等価な補正用線路、17はインピーダンス測定器
である。第1図に示す動作系で所望の負荷状態に
設定したインピーダンスチユーナ3,4のインピ
ーダンスは、インピーダンスチユーナ3,4にバ
イアスネツトワーク5,6を接続し、その他を
50Ω終端抵抗18,11で等価的に代替し、第1
図で用いたデバイスマウント治具2の入、出力部
に等価な補正用線路15,16を介して規準面を
設定し、インピーダンス測定器17にて測定す
る。
しかしながら、上記の方法では、デバイスマウ
ント治具2を補正用線路15,16に付け換え、
インピーダンス測定器17で測定するため手数が
かかる。特に負荷インピーダンスの測定ポイント
が多い場合には、かなりの時間を必要とする。イ
ンピーダンスチユーナ3,4の設定状態を各測定
ポイント毎に記録しておき、再設定して負荷イン
ピーダンスを測定する手段を用いても、やはり多
くの時間と労力を要し、且つ再設定時の誤差や設
定ミスも生じ得る。また、動作系で所望の負荷イ
ンピーダンスを設定して瞬時にモニタできないた
め、例えばトランジスタの等出力、あるいは等効
率時の負荷インピーダンスローカス(軌跡)を測
定する、いわゆるロードプル測定には適さない。
第3図に第2の従来例を示す。ここでは簡単の
ためにデバイスの出力側の構成のみを示す。図に
おいて、19は被測定デバイスで、その出力側に
順次、双方向性結合器20、バイアスネツトワー
ク23、インピーダンスチユーナ24を接続し
50Ω終端抵抗25で終端する。また双方向性結合
器20を介して可変位相器21、インピーダンス
及び出力電力の測定系22が接続される。
高周波入力を加え、バイアスネツトワーク23
で直流バイアスを印加した被測定デバイス19は
インピーダンスチユーナ24で整合をとり所望の
動作状態に設定される。その状態が双方向性結合
器20を介し、可変位相器21で最適に設定され
た進行波、反射波の位相及びレベルの差を測定し
インピーダンス及び出力電力測定系でデバイスの
負荷インピーダンス、出力電力を得るものであ
る。この方式では、デバイスの動作系とインピー
ダンスの測定系が同一であり、デバイス動作状態
で所望の負荷状態に設定しつつ、同時に測定する
負荷インピーダンスを直視でき、ロードプル測定
法として用いられる。
しかしながら、測定系のVSWRをできる限り
小さく(50Ωに等しく)しないと精度が悪く、デ
バイス19とインピーダンスチユーナ24の間
は、双方向性結合器20を含めすべて50Ω系に限
定される。したがつてデバイス19の出力側の
50Ω線路が長くなるため、デバイス19が発振領
域に入つてしまい、所望の動作状態に設定できな
いことがある。また、系の基準面の設定が比較的
難しい等の欠点がある。
発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、負荷インピーダンスを
測定する際に、特に低インピーダンスの高周波デ
バイスに対しても安定に、且つほぼ同時に負荷イ
ンピーダンスを直視しながら測定することのでき
る負荷インピーダンス測定装置を提供することを
目的とする。
発明の構成 この目的を達成するために本発明は、 被測定デバイスの少なくとも出力側に設けら
れ、当該インピーダンスが予め測定され既知とな
つているているインピーダンス変換回路と、 前記被測定デバイスに直流バイアスを供給する
直流バイアス手段と、 第1、第2の経路に結線を切り換える高周波ス
イツチと、 その高周波スイツチが第1の経路に切り換わる
ことにより前記インピーダンス変換回路に接続さ
れるとともに、前記被測定デバイス及び前記イン
ピーダンス変換回路に接続された状態で所望の特
性を得るべくインピーダンスに設定されるインピ
ーダンスチユーナと、 前記高周波スイツチが第2の経路に切り換わる
ことにより所望の特性を得るべくインピーダンス
値に設定された前記インピーダンスチユーナに接
続され、当該インピーダンスチユーナのインピー
ダンスを測定するネツトワークアナライザと、そ
のネツトワークアナライザが測定した前記インピ
ーダンスチユーナのインピーダンスと前記インピ
ーダンス変換回路の既知のインピーダンスとから
被測定デバイスの負荷インピーダンスを算出する
コントローラとを設けたものである。
実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。第4図は本発明の一実施例を示すもので被測
定デバイス26(以下DUTと呼ぶ)は分離して
各々の四端子パラメータを測定可能な入、出力イ
ンピーダンス変換回路(以下固定整合回路と記
す)27,28に固定される。
出力固定整合回路28と出力側インピーダンス
チユーナ29の間には高周波スイツチ30を設
け、高周波スイツチ30の他端にはコントローラ
31で制御されるネツトワークアナライザ32
(Sパラメータ計を含む)が接続される。直流バ
イアスはバイアスネツトワーク33,34を介し
て、高周波入力は高周波信号源35よりアイソレ
ータ41を経て供給する。入力整合は入力インピ
ーダンスチユーナ36で行なう。入力及び入力反
射電力は双方向性結合器37を介してパワーメー
タ38,39から出力電圧はパワーメータ40よ
り測定できる。
以上のように構成された負荷インピーダンス測
定装置について、第4図とともにその動作を説明
する。
(A) まず、規定の高周波入力及び直流バイアスを
各々高周波信号源35及びバイアスネツトワー
ク33,34により印加し、入力側のインピー
ダンスチユーナ36でDUT26の入力を適当
な整合状態に設定する。(なお、このバイアス
ネツトワーク33,34を設けない場合は、こ
の操作は必要ない。) (B) 次に、高周波スイツチ30を出力側固定整合
回路28側(即ちDUT26側)に接続し、例
えばパワーメータ40などで高周波特性をモニ
タしながら、DUT26に対する負荷を可変の
インピーダンスチユーナ29で最適設定する。
(C) 続いて、高周波スイツチ30をネツトワーク
アナライザ32側に切り換え接続し、設定した
インピーダンスチユーナ29のインピーダンス
をネツトワークアナライザ32で測定する。
(D) 次に、コントローラ31には出力側固定整合
回路28の既知のインピーダンス(四端子定
数)が記憶されているので、この出力側固定整
合回路28の既知の四端子定数と、ネツトワー
クアナライザ32が測定したインピーダンスチ
ユーナ29のインピーダンスとからコントロー
ラ31で計算を行なうことにより、DUT26
の負荷インピーダンスを求めることができる。
次に、その詳細な計算方法を第5図を用いて説
明する。
第5図は、DUT(被測定デバイス)、固定整合
回路、可変のインピーダンスチユーナ、および
50Ω終端抵抗の接続構成を示すブロツク図であ
る。第5図において、42は固定整合回路(第4
図の出力側固定整合回路28に対応)、43は可
変のインピーダンスチユーナ(第4図のインピー
ダンスチユーナ29に対応)、44は50Ω終端抵
抗(第4図のバイアスネツトワーク34に対応)
である。
ここで、予め評価して既知である固定整合回路
42の四端子定数をSパラメータ [S]=S11 S12 S21 S22 ……(1) で表す。
一方、高周波スイツチ30を切り換えてネツト
ワークアナライザ32で測定したインピーダンス
チユーナ43のインピーダンス(Sパラメータ)
をS11nとすると、S11nを固定整合回路42につな
がる負荷と考えることにより、DUT28の出力
端から見たSパラメータS11tは、上記第(1)式と測
定結果であるS11nから、下記の第(2)式で求めるこ
とができる。
S11t=S11+S12・S21・S11n/ (1−S22・S11n) ……(2) 次に、SパラメータS11tがコントローラ31で
求まると、最終的に求めるDUT26の負荷イン
ピーダンスZLは変換式 ZL=ZQ・(1+S11t)/ (1−S11t) ……(3) (ZQ:測定系のインピーダンス。通常50Ω)で
求めることができる。
入力電力、入力反射電力、出力電力は第4図に
おいて各パワーメータ38,39,40により測
定できる。
以上のように本実施例によれば、高周波スイツ
チ30とDUT26の間に出力側固定整合回路2
8を設け、DUT26を安定動作領域に近づける
ことにより、高周波スイツチ30の切り換えで測
定インピーダンスを設定とほぼ同時に直視でき、
且つ極めてインピーダンスの低いデバイスに対し
ても安定な整合回路を有する測定系を得ることが
できる。また固定整合回路28の四端子定数は、
予め評価し、コントローラ31にデータとして記
憶させておくため、高周波スイツチ30とネツト
ワークアナライザ32の間に固定整合回路28と
インピーダンス的に等価な回路を再現する必要が
なく、固定整合回路28をカツト・アンド・トラ
イで最適化することもできる。
なお、以上の実施例では、直流バイアスをバイ
アスネツトワーク33,34を介して供給してい
るが、入、出力固定整合回路27,28に直流バ
イアス回路を付加してもよい。この場合、固定整
合回路の四端子パラメータとしては、直流バイア
ス回路を含めた値を予め評価することになる。こ
のように構成すれば、バイアスネツトワークを省
略して同様の測定をすることができる。またコン
トローラを用いているために複数の測定を同時に
行なえ、測定の自動化も可能である。
発明の効果 以上説明したように本発明は、被測定デバイス
である高周波デバイスの入、出力端子近傍にイン
ピーダンス変換回路を有し、且つ整合回路を含む
動作系とインピーダンス測定系を高周波スイツチ
により即座に切り換えるようにしたものであるた
め、インピーダンスの低いデバイスに対しても安
定な回路が得られると共に、測定インピーダンス
を設定とほぼ同時に直視しながら測定することが
できる。しかも、インピーダンス変換回路は四端
子パラメータを予め評価し、コントローラに記憶
させておくため、カツト・アンド・トライで素子
や直流バイアス回路を外付けし厳密な再現の困難
なものも使用でき、高周波スイツチとインピーダ
ンス測定器(ネツトワークアナライザ等)の間に
インピーダンス的に等価な回路を基準面設定のた
めに再現する必要もない等の利点を有する。
このように、この装置は自動化に適した大電力
トランジスタの負荷インピーダンスを効率よく測
定可能ならしめるもので、その工学的価値はきわ
めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の高周波デバイスの負荷インピー
ダンス測定系のデバイスの動作状態のブロツク
図、第2図は従来の高周波デバイスの負荷インピ
ーダンス測定系におけるインピーダンス測定状態
のブロツク図、第3図は従来のもう1つの高周波
デバイスの負荷インピーダンス測定系のブロツク
図、第4図は本発明の実施例における測定系の構
成を示すブロツク図、第5図は被測定高周波デバ
イスの負荷の接続を示すブロツク図である。 1,19,26……被測定デバイス、2……デ
バイスマウント治具、3,4,24,29,3
6,43……インピーダンスチユーナ、5,6,
23,33,34……バイアスネツトワーク、
7,35……高周波信号源、8,41……アイソ
レータ、9,10,20,37……双方向性結合
器、11,18,25……50Ω終端抵抗、12,
13,14,38,39,40……終端型パワー
メータ、15……入力側補正用線路、16……出
力側補正用線路、17……インピーダンス測定
器、21……可変位相器、22……インピーダン
ス及び電力測定系、27……入力側インピーダン
ス変換回路(固定整合回路)、28……出力側イ
ンピーダンス変換回路(固定整合回路)、30…
…高周波スイツチ、31……コントローラ、32
……ネツトワークアナライザ、42……固定整合
回路、44……50Ω負荷。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定デバイスの少なくとも出力側に設けら
    れ、当該インピーダンスが予め測定され既知とな
    つているているインピーダンス変換回路と、 前記被測定デバイスに直流バイアスを供給する
    直流バイアス手段と、 第1、第2の経路に結線を切り換える高周波ス
    イツチと、 その高周波スイツチが第1の経路に切り換わる
    ことにより前記インピーダンス変換回路に接続さ
    れるとともに、前記被測定デバイス及び前記イン
    ピーダンス変換回路に接続された状態で所望の特
    性を得るべくインピーダンスに設定されるインピ
    ーダンスチユーナと、 前記高周波スイツチが第2の経路に切り換わる
    ことにより所望の特性を得るべくインピーダンス
    値に設定された前記インピーダンスチユーナに接
    続され、当該インピーダンスチユーナのインピー
    ダンスを測定するネツトワークアナライザと、そ
    のネツトワークアナライザが測定した前記インピ
    ーダンスチユーナのインピーダンスと前記インピ
    ーダンス変換回路の既知のインピーダンスとから
    被測定デバイスの負荷インピーダンスを算出する
    コントローラと を具備する負荷インピーダンス測定装置。
JP20402482A 1982-11-19 1982-11-19 負荷インピ−ダンス測定装置 Granted JPS5994077A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102175937B (zh) * 2011-01-19 2016-06-22 中兴通讯股份有限公司 终端工作电流调试系统及方法
JP6215278B2 (ja) * 2015-09-17 2017-10-18 株式会社アドバンテスト 測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体

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