JPH0634686A - 回路網解析装置の較正方法 - Google Patents

回路網解析装置の較正方法

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JPH0634686A
JPH0634686A JP5131324A JP13132493A JPH0634686A JP H0634686 A JPH0634686 A JP H0634686A JP 5131324 A JP5131324 A JP 5131324A JP 13132493 A JP13132493 A JP 13132493A JP H0634686 A JPH0634686 A JP H0634686A
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calibration
line
test terminals
test
waveguide
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JP5131324A
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Burkhard Schiek
シーク ブルクハルト
Holger Heuermann
ホイエルマン ホルゲル
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

(57)【要約】 回路網解析装置の較正を正確に且つ少ない手数で行
う。 【構成】 回路網解析装置は２つの試験端子をもち、第
１測定ステップでは伝送線を無反射状態で２つの試験端
子間に接続して反射係数と透過係数を測定し、引続く数
回の測定ステップでは伝送線を接続したままにして、反
射対称的で且つ相反的な干渉物又は不連続性付与物を伝
送線上における２つまたは３つの互に異なる位置に設け
互に異なる状態とした較正標準器（複数）について同じ
測定をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】２つの試験端子間に配置されてい
る任意の被試験体の伝送パラメータおよび反射パラメー
タを測定するための回路網解析装置は、システム誤差を
補正するために、いわゆる較正標準器の助けを借りて較
正される。（例えば米国特許明細書４，９８２，１６４
号参照）。このような較正測定により結果として生じる
測定値から、そのあとに実際の試験体試験に対し考慮さ
れる補正値又は誤差特性を得るため、特別の方法または
計算が行なわれる。この発明はこのような回路網解析装
置の較正方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の較正方法はすべて、較正過程の間
個々の較正標準器を連続的にオン、オフせねばならな
い、すなわち標準器を接続し直さなければならないとい
う共通の欠点を示す。較正標準器をこのように繰返し取
り替えることは、試験端子と標準器間の半田付けまたは
接着による結線部が解かれ、つぎに再度作らねばならぬ
ときは特に面倒である。アンテナが電磁波放射のために
試験端子に接続される回路網解析装置、また相互に間隔
を取ったアンテナ間の自由空間内で温度測定のような物
体の試験が、アンテナ間の電磁界内に配置された被試験
体について行われる回路網解析装置に関する、既知の較
正方法は、特にまた不便である。後者の型の回路網解析
装置は、アンテナを異なった相互間隔で連続的に配置
し、また上記間隔を正確に測定することによってのみ既
知の較正方法に従って較正できるが、ＥＨＦ領域では高
精度で行うことができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それ故本発明の目的
は、特定の欠点が回避された、回路網解析装置の較正方
法を提供し、その方法により、被試験体への線路接続を
有する回路網解析装置および被試験体との自由空間接続
を有する回路網解析装置の両者について、簡単な方法で
正確な較正が実施できることにある。線路接続型の回路
網解析装置に対しては、特定の目的は請求項１または請
求項２で請求している方法により達成され、被試験体と
の自由空間接続を有する型の回路網解析装置に対して
は、特定の目的は請求項３で請求している方法により達
成される。その他の優れた実施例は、従属請求項から明
かになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の方法は
線路を経由して被試験体に接続されるように適応した２
つの試験端子を有する回路網解析装置を較正する方法で
あって、最初の較正測定においては、伝送と反射のパラ
メ−タは、伝搬定数が未知の線路上で、特に上記２つの
試験端子間で無反射の仕方で接続されたストリップ線路
上で測定され、そして上記同じ線路を使用してさらなる
３回の較正測定が、上記線路上の３つの異なる位置にお
いて挿入された反射対称でかつ相反的（ｒｅｃｉｐｒｏ
ｃａｌ）な不連続部により実現された３つの較正標準器
で実施されることを特徴とする。請求項２の発明の方法
は線路を経由して被試験体に接続されるように適応した
２つの試験端子を有する回路網解析装置を較正する方法
であって、最初の較正測定において、伝送と反射のパラ
メ−タは、伝搬定数が既知の精密型の線路上で、特に上
記２つの試験端子間で無反射の仕方で接続された導波管
上で測定され、そして上記同じ精密型の線路を使用して
更に２回の、異なる位置において挿入された反射対称で
かつ相反的な不連続部により実現された２つの較正標準
器で実施されることを特徴とする。請求項３の発明の方
法はアンテナ及び自由空間を経由して被試験体に接続さ
れるように適応した２つの試験端子を有する回路網解析
装置を較正する方法であって、最初の較正測定におい
て、相互から固定した距離に配置され、自由空間接続を
したアンテナの間の伝送と反射のパラメ−タが測定さ
れ、上記同じアンテナ配置を用いた更に２回の較正測定
が、上記アンテナの中間部の２つの異なる位置に配置さ
れ電磁波に関して反射対称でかつ相反的である不連続部
により実現された更に２つの較正標準器で実施されるこ
とを特徴とする。請求項１４の発明の装置は２つの試験
端子（６，７；３３，３４）を有する回路網解析装置の
ために請求項２で請求した方法を実施するための較正機
器であって、導波管（３７）により特徴づけられ、それ
は上記２つの試験端子（３３，３４）の中間部に接続可
能であり、また少なくとも２つの異なる位置（Ｘ１，Ｘ
２）においてそれぞれの部材（３１，３２）をもつよう
に適応され、その部材は外部から導波管内に挿入され、
また導波管から引抜かれ、それらの部材によって導波管
内の電磁界が影響されるごとき機器である。請求項１５
の発明の装置は請求項１４で請求した較正機器であっ
て、上記２つの部材（３１，３２）は、機械的な駆動機
構の作動（３８，３９）の下に導波管側壁内の導波管貫
通穴内に挿入され、またそこから引抜かれるように構成
されていることを特徴とする機器である。
【０００５】
【作用】請求項１または請求項２の発明の方法において
は、試験端子と最初の較正測定のために設けられる無反
射線路（例えばストリップ線路、あるいは導波管）との
間の接続を続く較正測定の間で解くことは、もはや必要
がない。その理由は、追加の較正標準器がそれぞれの不
連続部の挿入によって単に実現され、その間これらの連
続する較正測定が同じ線路もしくは同じ導波管を利用す
るからである。最初の較正測定用線路の電磁波伝搬定数
が未知のとき、そのような場合には伝搬定数がストリッ
プ線路の基板材料に依存するとの理由で、この線路が例
えばストリップ線路として構成されるときが度々ある
が、請求項１に従って全部で４回の較正測定が必要であ
った。しかしそれに対して、伝搬定数が既知のとき、そ
れは架空導体または導波管のような精密な線路に対する
場合そしてまた自由空間接続に対する場合であるが、そ
の場合は全部で３回の較正測定のみでよい。線路に沿っ
て更に較正測定をするために必要な不連続部すなわち導
波管もしくは自由空間接続部は、容易に実現できる。こ
れらの不連続部が反射の対称性、すなわちいづれの側か
らの電磁波に対しても同じ反射係数を示すこと、そして
相反的（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ）すなわちいづれの方向
にも等しい透過係数を示すこと、が必要なだけである。
基板上に形成したストリップ線路の場合、パッドは第１
の３つの異なった位置に配置され、上記パッドは、必要
な干渉特性（反射の対称と相反性）を示すために配置点
においてストリップ線路間のキャパシタのように作用す
る。全部で４回必要な較正測定に対して、ストリップ線
路は例えば接着線（ボンディングワイヤ）により回路網
解析装置の試験端子に固定して接続されたままであり、
線路の長さ、従って試験端子間の間隔は、すべての較正
測定に対して同じである。請求項２で請求した、第１の
較正測定に対して２つの試験端子間の所定長さの導波管
を使用する方法においては、対称的に反射する相反的な
不連続部は、導波管に沿って２つまたは３つの導波管内
での異なる位置において、例えば導波管の壁内の孔を通
り、異なる位置において順次に挿入されている誘伝体材
料の棒によって容易に実現できる。これらの不連続部を
実現することは、請求項３の発明による自由空間接続の
場合には一層簡単である。電磁波に対し反射の対称と相
反性を示す材料からなる球または板が、アンテナ間の自
由空間内の２つの異なる位置に配置されるとき、十分に
実現できる。そしてこの場合アンテナ間の間隔も、全部
の較正測定に関して変化なしである。本発明による方法
はまた、まさに初めて、回路網解析装置の完全な自動較
正を可能にしている、と言うのは、個々の較正測定の間
接続部を解いたりあるいは切り換えたりする必要がない
からである。そして被試験体を個々の所定位置に移すこ
とは、対応して制御される電磁駆動機構により自動的に
容易に行うことができる。較正の精度は、較正過程を通
じて、２つまたは３つの不連続部あるいは干渉体の再現
性にのみ依存する。例えばパッドがストリップ線路上の
異なった位置に置かれるようなストリップ線路を使用し
て較正する場合、較正の精度は、このストリップ線路に
対するそのようなパッドの圧力を再現できる精度にのみ
依存する。基本的に、不連続部の種々の位置間の相互距
離は、望み通りでよい。しかし等距離間隔を選ぶことが
特に優利であろう、と言うのは、それによって計算器的
な数値見積りが容易にできるからである。本発明による
方法のもう一つの利点は、線路に沿って電磁波の伝搬定
数を精密で迅速な方法で決定することが、本方法により
容易にできる点にある。この目的のためには、単に干渉
する物体間または不連続部間の距離を精密に測定しさえ
すればよい。個々の較正測定の順序は、任意に選びう
る。較正が線路に関して実施されるときは、線路の特性
インピーダンスが基準インピーダンスとして使用され、
自由空間較正に対しては、その自由空間の固有インピー
ダンスが基準インピーダンスとして使用される。本発明
の方法によれば、較正の間中アンテナ間の距離が不変で
あり、それ故正確な距離測定が不必要である、と云う事
実により、マイクロ波およびＥＨＦ領域における自由空
間内の較正が初めて可能となる。
【０００６】
【実施例】以下に回路図を参照しつつ実施例について本
発明を説明する。図１は、一般の回路網解析装置（例え
ば現在市販のＲｏｈｄｅ ＆ Ｓｃｈｗａｒｚの回路網
解析装置ＺＰＶーＺ５）の基本回路図である。同図中央
上部の切換スイッチのような三端子回路２を経由して、
２つの別個の試験回路１２および１３に、所定の周波数
範囲内で可変の高周波信号が高周波発生器１から給電さ
れる。交互にオン接続されるようになされたこの２つの
試験回路１２と１３は、測定ブリッジまたは導波管接合
器として設計されている四端子回路４および５に接続さ
れている。この四端子回路４および５には信号検出器８
と９および１０と１１がそれぞれ接続されており、それ
により電圧の大きさと位相の測定が実施できる。これら
の信号検出器８と９は、不整合であってもよい。四端子
回路４および５はまた、そこに連結される試験端子６と
７を有し、それらの間には二端子回路３を被試験体とし
て接続することができる。従って信号検出器７と８及び
１０と１１により、中間の被試験体３の入力出力端にお
いて、前方向及び後方向における、複素反射係数Ｓ１１
とＳ２２、および複素透過係数Ｓ２１とＳ１２を測定す
ることが可能である。それ故これらの４つの測定した複
素散乱パラメ−タＳ１１、Ｓ２２、Ｓ１２およびＳ２１
は、線形の二端子回路をすべての周波数に対して完全に
記述し、また興味のあるその他のどんな測定可能な変数
も、これらの値から決定できる。このような既知の一般
的回路網解析装置においては、被試験体の実際の測定に
先立ってシステム誤差を決定するため較正測定が必要で
ある。この目的のために、種々の較正標準器が、被試験
体３の代りに試験端子６，７の間に接続され、散乱パラ
メータが、それから再度決定される。それに基づいて回
路網解析装置のそれぞれの誤差特性は、その後の被試験
体の測定のために決定され、記憶され、かつ考慮され
る。この種の回路網解析装置については、試験端子６と
７は、種々の方法で設計できる。例えば、これらの端子
は同軸ソケットコネクタまたは同軸プラグコネクタある
いは導波管結合器として構成してもよいし、もしくはこ
れらの端子は、アンテナ間に電磁界を発生させるため間
隔をあけて配置されたアンテナに接続してもよい。本発
明の較正原理は、これらの種々の試験端子構成のすべて
のものに適している。図２は、本発明を回路網解析装置
に適用していることを示す断面図である。その試験端子
６及び７は、基板８に形成されたストリップ線路９とし
て構成されており、このストリップ線路９は基板８上に
ストリップ線路技術により形成されており、この基板８
は別の基板１１の上に設けられ、その別の基板１１には
その背面に接地表面が積層で設けられかつ金属の支持物
１７上に取り付けられている。このような基板１１は試
験体１６についての測定に便利である。上記試験体１６
は、例えば接着線（ボンディングワイヤ）１２によって
試験端子６と７のストリップ線路の間に接続されてい
る。図３は、回路網解析装置の較正操作（ステップ）を
図解している平面図群であり、その試験端子６と７は、
図２に示し且つ説明したように構成されているが図２の
被試験体１１、１６の代りに端子間に接続されている較
正標準器１３、１４および１５を有している。先ず図３
のａに示すように、基板１５表面には任意の長さのスト
リップ線１３が設けられ、また基板１５の背面上には接
地表面が形成されている。ストリップライン６、７は、
任意の相互間距離で配置された２つの端子６と７の間を
つなぐよう接続されている。そして図中ストリップ線路
１３および試験端子６と７のストリップ線路９間の接続
は、接着線１２により行われる。最初の較正測定は、図
３のａによるこの配列を使って先ず行われ、上記ストリ
ップ線路１３の伝送パラメータおよび反射パラメータが
決定される。その後、図３のｂ、３のｃおよび３のｄに
示すように、３つの更なる較正測定が、依然として試験
端子６と７間になお接続されている同じストリップ線路
１３を使って行われる。図中のパッド１４は、ストリッ
プ線路１３の位置Ｘ１に先ず置かれる。上記パッド１４
は、例えばＶＨＦようの誘電材料あるいは金属で作ら
れ、線路１３内で反射対称的かつ相反的不連続部とし
て、例えば、線路内に接続されたキャパシタとして作用
する。図３のｂの配列を使って較正測定を完了した後、
上記パッド１４を、位置Ｘ２に移動して較正測定が再度
実施され、最後に最終の較正測定が、パッド１４を位置
Ｘ３に移動して図３のｄの配列を用いて行われる。基本
的には移動位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３間の距離ｌは変えても
よいが、先ずは上記距離ｌは、数値評価を容易にするた
めそれぞれ同一になるように選択される。パッド１４を
ストリップ線路１３に対して押圧する際の圧力は、図３
のｂ、図３のｃ、図３のｄの３つの較正測定に対して同
じでなければならない。というのは較正の精度はその圧
力に依存するからである。図３による較正配置を使っ
て、線路１３の伝搬定数を容易に定めることができる。
このためには、単に測定中に距離ｌを精密に測定しさえ
すればよい。それによって較正測定中に得る散乱パラメ
ータを考慮に入れた伝搬定数を正確に計算できる。この
場合等距離間隔とすることが有利である。図４は、本発
明の較正方法を別の型の回路網解析装置で使用する状態
を示す。その別の型の解析装置の試験端子６と７は自由
空間に配置されていてアンテナ、例えばホーン輻射器２
０、２１により形成されるような構成である。このホー
ン輻射器２０、２１は、互に所定の間隔を設けて配置さ
れ、相互の間に電磁界を発生させるものである。そのよ
うな配列は、例えば相互の間に配置された被試験体の湿
度測定を行うために使用される。自由空間測定配列を使
って、本発明の方法は非常に容易に実施できる。何故な
ら、この場合空気中での伝搬定数は既知だからである。
この場合３回以上の較正測定は不要である。図４のａに
よれば、２つのホーン輻射器２０、２１は互に任意の距
離に配置され、そして最初の較正測定が行われる。その
後図４のｂに示すように、たとえば誘電材料あるいは金
属で作られた球２２が、等距離に保たれた２つのホーン
輻射器２０、２１間の空間内で位置Ｘ１に配置され、第
２の較正測定が実施される。その後に、この球２２は、
図４のｃに示すように位置Ｘ２に移動され、さらにもう
一回の較正測定が実施される。このようにして得られた
各側定値に基づいて、誤差補正のために必要なすべての
散乱パラメータ（複数）を決定することができる。全部
で単に３回の較正側定を含む図４によるこの方法は、線
路の伝搬定数が既知であるような線路にもまた適してお
り、それらはたとえば精密線路、架空導体、または導波
管に対す場合である。そのような線路に対しては、図３
の４つのステップの較正方法から、ステップａ、ｂおよ
びｃの３つに減らされる。図５は、導波管３７と共に組
み立てたそのような較正機器を図解したものである。そ
の較正機器は、回路網解析装置の完全な自動較正を可能
にしている。この例では、試験端子６と７は同軸結合部
３３と３４により形成され、この同軸結合部３３、３４
上に較正標準器３０の対応する同軸結合部３５と３６を
載せることができる。これらの同軸結合部３５と３６
は、同軸導体を経由して導波管３７の中に通じ、測定信
号は導波管３７の結合手段（図解せず）により導波管波
に変換される。導波管３７の一つの側壁には穴（複数）
が形成され、その穴を通って誘電部材３１と３２が挿入
したり外側から引抜いたりでき、それが図解していない
電磁駆動機構を通じて自動的に行われる。この駆動機構
を通じて上記誘電部材３１と３２はその軸上で双頭矢印
３８と３９の方向に動くことができる。最初の較正測定
の間、両部材３１と３２は導波管から引抜かれ、そして
最初の較正測定は試験端子６と７間に接続された導波管
３７を使ってのみ行われる。その後第１の部材３１が、
駆動機構により導波管内の位置Ｘ１に挿入され、第２の
較正測定が行われる。次に部材３１が導波管３７から引
抜かれ、代って第２の部材３２が導波管内の位置Ｘ２に
挿入され、もう一つの較正測定が実施される。これら３
つの引き続く較正測定は較正標準器３０内に一体化され
た駆動機構により完全に自動的に行うことができ、その
ような較正標準器３０を使って完全自動の較正を行うこ
とが正に初めて可能となった。測定値から散乱パラメー
タを決定することは、例えば文献Ｈｅｕｅｒｍａｎｎ，
Ｅｕｌ， Ｓｃｈｉｅｋ著， 「Ｒｏｂｕｓｔｅｒ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓ ｚｕｒ Ｓｔｒｅｕｐａｒａ
ｍｅｔｅｒｂｅｓｔｉｍｍｕｎｇ ｆｕｒ ｓｙｓｔｅ
ｍｆｅｈｌｅｒｋｏｒｒｉｇｉｅｒｔｅ Ｎｅｔｚｗｅ
ｒｋａｎａｌｙｓａｔｏｒｅｎ」， Ｋｌｅｉｎｈｅｕ
ｂａｃｈｅｒ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ １９９１，３５巻；
によりそれ自体は既知の方法により行われる。この手順
を用いて実際の被試験体の測定から得た測定値は、既知
である補正値（それぞれＡｉｊとＢｉｊの係数）を用い
てシステム誤差が取り除かれている。図１の基本的回路
図は、回路網解析装置が４つの試験点を有していること
を示している。補正係数を決定するための以下の数学的
説明は、Ｅｕｌ，Ｓｃｈｉｅｋの「回路網解析装置の自
己較正のための一般化理論と新しい較正手順」、ＩＥＥ
Ｅ，マイクロ波理論と技術に関する会報、ＭＴＧ３９、
１９９１年３月、の研究発表に基づいている。伝送パラ
メータとして表わされているので、スイッチの第１位置
Ｉに対する互に独立の測定値ｍ1 ｍ2 ｍ3 及びｍ4、
およびスイッチの第２位置ＩＩに対するｍ'1 ｍ'2
ｍ'3 及びｍ'4のベクトル方程式は、いわゆる四端子／
二端子の変形によって結合され、下記のマトリックス方
程式を形成する。
【０００７】
【数１】
【０００８】２＊２マトリックス［Ａ］と［Ｂ］のＡｉ
ｊとＢｉｊの係数は、８つの未知の補正量であるが、８
つの補正量の一つを固定することによって７つに減らす
ことができる。先ず図３において左手の線および中心線
をいわゆる自己較正を引出すための基準面として考慮す
ると、その線について第１の較正測定のための接続
（［Ｌ］）を得る。
【０００９】
【数２】
【００１０】被較正体の伝送パラメータマトリックスは
［Ｑ］である。第２の較正測定に対してマトリックスは
以下のように書きうる。
【００１１】
【数３】
【００１２】直線マッピング理論の定理によれば、下式
が成立する。下式が適用できる正方マトリックス
［Ａ1］および［Ａ2］は、
【００１３】
【数４】
【００１４】［Ｓ］（正則マトリックス）は相似マトリ
ックス（複数）である。相似マトリックスは以下の特性
を有している。
【００１５】
【数５】
【００１６】正方マトリックスに対しては、”ｄｅｔ”
は行列式であり、”ｔｒａｃｅ”は主対角線のマトリッ
クス要素の総計から形成されるいわゆるトレース，スプ
ール又は対角和と言われるものである。式（４）から以
下の式が得られる。
【００１７】
【数６】
【００１８】この式を式（７）に代入すると以下のよう
になる。
【００１９】
【数７】
【００２０】相似マトリックス用の定理を使うと
【００２１】
【数８】
【００２２】上式から未知の較正二端子回路を決定する
ための第１の自己較正方程式が生じる：
【００２３】
【数９】
【００２４】第２と第３の較正測定を組み合わせると、
【００２５】
【数１０】
【００２６】の数値表現は、第２の必要な条件方程式
【００２７】
【数１１】
【００２８】となる。ここにおいて、［Ｑ］は相反的二
端子回路のマトリックスで、
【００２９】
【数１２】
【００３０】であるという公理とみなす特性が利用され
ている。図３において、左手の基準線と右手の基準線と
を考えると、第２と第４の較正測定を下式を通じて組合
せることにより
【００３１】
【数１３】
【００３２】
【数１４】
【００３３】を引き出すことが可能である。式（１８）
を式（２２）で割ると、機械的長さlが既知の場合復素
伝搬定数γを決定するための２次方程式を得る；
【００３４】
【数１５】
【００３５】ここにβ4は以下のように定義される：
【００３６】
【数１６】
【００３７】符号を決めるため伝搬定数γについての予
備的情報を得ることが必要であるが、これは実際的な制
限を構成するものではない。もし伝搬定数γが既知のと
き、式（２０）から式（２４）までの計算段階は省略さ
れる。もし機械的長さlが不正確に与えられると、γに
対する結果は同様に不正確になる。しかし積γｌはなお
正確である。両方のパラメータがつぎにこの積の形での
み現われるとき、不正確に与えられた機械的長さは較正
の精度に影響しない。回路網は反射対線でなければなら
ないという初めに必要であった特性を考慮すると、伝送
パラメータにおいて次式が成立する：
【００３８】
【数１７】
【００３９】この式を式（１８）に代入すると：
【００４０】
【数１８】
【００４１】が得られる。式（１９）に式（１５）を代
入すると、短い計算の後２つの異なるｑ量用の条件方程
式
【００４２】
【数１９】
【００４３】を得る。そして式（１５）から直接下式を
得る：
【００４４】
【数２０】
【００４５】問題を散乱パラメータのそれに変換すれ
ば、符号の決定は較正標準器の受動性（ｐａｓｓｉｖｉ
ｔｙ）の評価に帰着する。更に（以前の較性方法と同様
に）、第２の符号決定ができるように回路網の反射特性
の１８０°までの位相を知っていなければならない。す
べてのｑｉｊ係数及び、伝搬定数と長さの積γｌが既知
のとき、いわゆる自己較正は完成される。従って完全に
既知の標準器を使っての４つの較正測定ができる。しか
しＡｉｊとＢｉｊの補正係数の計算に対しては、既知の
標準器を使って３回だけ較正測定すれば充分である。そ
れ故従来の方法で補正値を計算するために利用できる、
十分な情報がある。もし非等距離のステップ長で動作さ
せることを望む場合は、超越方程式（２３）から非線形
方程式を得、その式から伝搬定数γがコンピュータ的に
だけ決定できる。それ以上の計算は上記と同様である。
１つまたはそれ以上の追加測定が、被較正目的物上の更
に別の位置で行われるときは観測結果の計算法を導入す
ることにより冗長性の利用ができる。
【００４６】
【発明の効果】請求項１または請求項２の発明の方法に
おいては、試験端子と最初の較正測定のために設けられ
る無反射線路（例えばストリップ線路、あるいは導波
管）との間の接続を続く較正測定の間で解くことは、も
はや必要がない。その理由は、追加の較正標準器がそれ
ぞれの不連続部の挿入によって単に実現され、その間こ
れらの連続する較正測定が同じ線路もしくは同じ導波管
を利用するからである。最初の較正測定用線路の電磁波
伝搬定数が未知のとき、そのような場合には伝搬定数が
ストリップ線路の基板材料に依存するとの理由で、この
線路が例えばストリップ線路として構成されるときが度
々あるが、請求項１に従って全部で４回の較正測定が必
要であった。しかしそれに対して、伝搬定数が既知のと
き、それは架空導体または導波管のような精密な線路に
対する場合そしてまた自由空間接続に対する場合である
が、その場合は全部で３回の較正測定のみでよい。線路
に沿って更に較正測定をするために必要な不連続部すな
わち導波管もしくは自由空間接続部は、容易に実現でき
る。これらの不連続部が反射の対称性、すなわちいづれ
の側からの電磁波に対しても同じ反射係数を示すこと、
そして相反的（レシプロカル）すなわちいづれの方向に
も等しい透過係数を示すこと、が必要なだけである。基
板上に形成したストリップ線路の場合、パッドは第１の
３つの異なった位置に配置され、上記パッドは、必要な
干渉特性（反射の対称と相反性）を示すために配置点に
おいてストリップ線路間のキャパシタのように作用す
る。全部で４回必要な較正測定に対して、ストリップ線
路は例えば接着線（ボンディングワイヤ）により回路網
解析装置の試験端子に固定して接続されたままであり、
線路の長さ、従って試験端子間の間隔は、すべての較正
測定に対して同じである。請求項２で請求した、第１の
較正測定に対して２つの試験端子間の所定長さの導波管
を使用する方法においては、対称的に反射する相反的な
不連続部は、導波管に沿って２つまたは３つの導波管内
での異なる位置において、例えば導波管の壁内の孔を通
り、異なる位置において順次に挿入されている誘伝体材
料の棒によって容易に実現できる。これらの不連続部を
実現することは、請求項３の発明による自由空間接続の
場合には一層簡単である。電磁波に対し反射の対称と相
反性を示す材料からなる球または板が、アンテナ間の自
由空間内の２つの異なる位置に配置されるとき、十分に
実現できる。そしてこの場合アンテナ間の間隔も、全部
の較正測定に関して変化なしである。本発明による方法
はまた、まさに初めて、回路網解析装置の完全な自動較
正を可能にしている、と言うのは、個々の較正測定の間
接続部を解いたりあるいは切り換えたりする必要がない
からである。そして被試験体を個々の所定位置に移すこ
とは、対応して制御される電磁駆動機構により自動的に
容易に行うことができる。較正の精度は、較正過程を通
じて、２つまたは３つの不連続部あるいは干渉体の再現
性にのみ依存する。例えばパッドがストリップ線路上の
異なった位置に置かれるようなストリップ線路を使用し
て較正する場合、較正の精度は、このストリップ線路に
対するそのようなパッドの圧力を再現できる精度にのみ
依存する。基本的に、不連続部の種々の位置間の相互距
離は、望み通りでよい。しかし等距離間隔を選ぶことが
特に優利であろう、と言うのは、それによって計算器的
な数値見積りが容易にできるからである。本発明による
方法のもう一つの利点は、線路に沿って電磁波の伝搬定
数を精密で迅速な方法で決定することが、本方法により
容易にできる点にある。この目的のためには、単に干渉
する物体間または不連続部間の距離を精密に測定しさえ
すればよい。個々の較正測定の順序は、任意に選びう
る。較正が線路に関して実施されるときは、線路の特性
インピーダンスが基準インピーダンスとして使用され、
自由空間較正に対しては、その自由空間の固有インピー
ダンスが基準インピーダンスとして使用される。本発明
の方法によれば、較正の間中アンテナ間の距離が不変で
あり、それ故正確な距離測定が不必要である、と云う事
実により、マイクロ波およびＥＨＦ領域における自由空
間内の較正が初めて可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般の回路網解析装置の基本回路図。
【図２】本発明を回路網解析装置に適用している状態を
示す断面図。
【図３】本発明による、ストリップライン型伝送路の回
路網解析装置の較正操作ステップを図解する平面図。
【図４】本発明による、自由空間配置型回路の網解析装
置の較正操作ステップを図解する平面図。
【図５】本発明による、導波管型伝送路の回路網解析装
置の較正ステップを図解する平面図。
【符号の説明】
１ 高周波発生器 ２ 切換スイッチ ３ 被試験二端子回路 ４，５ 四端子回路 ６，７ 試験端子 ８，９，１０，１１ 信号検出器 １２，１３ 試験回路 １４ パッド １５ 茎板 ２０，２１ ホーン輻射器 ２２ 金属球 ３０ 較正標準器 ３１，３２ 誘電部材 ３５，３６ 同軸結合部 ３７ 導波管 ３８，３９ 誘電部材の移動方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルクハルト シーク ドイツ連邦共和国 ボツフム １ ロベル ト−コツホ−ストラーセ 24 (72)発明者 ホルゲル ホイエルマン ドイツ連邦共和国 ビツテン ４ ラウエ ンダールストラーセ 15

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 線路を経由して被試験体に接続されるよ
    うに適応した２つの試験端子を有する回路網解析装置を
    較正する方法であって、 最初の較正測定においては、伝送と反射のパラメ−タ
    は、伝搬定数が未知の線路上で、特に上記２つの試験端
    子間で無反射の仕方で接続されたストリップ線路上で測
    定され、そして上記同じ線路を使用してさらなる３回の
    較正測定が、上記線路上の３つの異なる位置において挿
    入された反射対称でかつ相反的（ｒｅｃｉｐｒｏｃａ
    ｌ）な不連続部により実現された３つの較正標準器で実
    施されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 線路を経由して被試験体に接続されるよ
    うに適応した２つの試験端子を有する回路網解析装置を
    較正する方法であって、 最初の較正測定において、伝送と反射のパラメ−タは、
    伝搬定数が既知の精密型の線路上で、特に上記２つの試
    験端子間で無反射の仕方で接続された導波管上で測定さ
    れ、そして上記同じ精密型の線路を使用して更に２回
    の、異なる位置において挿入された反射対称でかつ相反
    的な不連続部により実現された２つの較正標準器で実施
    されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 アンテナ及び自由空間を経由して被試験
    体に接続されるように適応した２つの試験端子を有する
    回路網解析装置を較正する方法であって、最初の較正測
    定において、相互から固定した距離に配置され、自由空
    間接続をしたアンテナの間の伝送と反射のパラメ−タが
    測定され、 上記同じアンテナ配置を用いた更に２回の較正測定が、
    上記アンテナの中間部の２つの異なる位置に配置され電
    磁波に関して反射対称でかつ相反的である不連続部によ
    り実現された更に２つの較正標準器で実施されることを
    特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項３で請求した方法であって、アン
    テナ中間部の自由空間内に配置された不連続部が、板状
    のまたは球状の部材により実現されることを特徴とする
    方法。
  5. 【請求項５】 先行する請求項の何れか一つで請求した
    方法であって、自動較正のため不連続部が、制御された
    駆動機構によって異なる較正位置間を動きうるように適
    応していることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 先行する請求項の何れか一つで請求した
    方法であって、上記不連続部の異なる較正位置間の機械
    的距離が等しくなるように選択されることを特徴とする
    方法。
  7. 【請求項７】 先行する請求項の何れか一つで請求した
    方法であって、引き続く３回または４回の較正測定が、
    少なくとも２つの異なる試験端子間隔従ってまたそれぞ
    れ異なる線路長さまたはアンテナ間隔を用いて実施され
    ることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項１または請求項２で請求した方法
    であって、線路に沿って不連続部の異なる位置間の機械
    的距離が決定され、またそのことを根拠としかつ較正中
    に得た測定から線路の伝搬定数が計算されることを特徴
    とする方法。
  9. 【請求項９】 ２つの試験端子を有する回路網解析装置
    のために請求項１で請求した方法を実施するための較正
    機器であって、回路網解析装置の上記２つの試験端子間
    に接続されるように適応した電線路（１３，１５）によ
    り、また上記電線路上の電磁界に影響を与えるように線
    路に沿って上記線路上の３つの異なる位置（Ｘ１，Ｘ
    ２，Ｘ３）に置かれるようになされた部材（１４）を具
    備することを特徴とする較正機器。
  10. 【請求項１０】 請求項９で請求した較正機器であっ
    て、上記部材（１４）が、制御された駆動機構によって
    上記線路上の上記異なる位置に置かれるようになされて
    いることを特徴とする較正機器。
  11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０で請求した
    較正機器であって、上記部材（１４）が、上記線路（１
    ３，１５）に沿った機械的運動のために配置されること
    を特徴とする較正機器。
  12. 【請求項１２】 請求項９、請求項１０、または請求項
    １１で請求した較正機器であって、上記部材（１４）が
    誘電材料から作られていることを特徴とする改正機器。
  13. 【請求項１３】 請求項９で請求した較正機器であっ
    て、電線路が基板（１５）上にストリップ線路技術によ
    って形成されかつ試験端子（６，７）の端末（９）に接
    着線（１２）により接続されているストリップ線路（１
    ３）であり、また上記端末がストリップ線路技術によっ
    て同様に形成されたものであることを特徴とする較正機
    器。
  14. 【請求項１４】 ２つの試験端子（６，７；３３，３
    ４）を有する回路網解析装置のために請求項２で請求し
    た方法を実施するための較正機器であって、導波管（３
    ７）により特徴づけられ、それは上記２つの試験端子
    （３３，３４）の中間部に接続可能であり、また少なく
    とも２つの異なる位置（Ｘ１，Ｘ２）においてそれぞれ
    の部材（３１，３２）をもつように適応され、その部材
    は外部から導波管内に挿入され、また導波管から引抜か
    れ、それらの部材によって導波管内の電磁界が影響され
    るごとき較正機器。
  15. 【請求項１５】 請求項１４で請求した較正機器であっ
    て、上記２つの部材（３１，３２）は、機械的な駆動機
    構の作動（３８，３９）の下に導波管側壁内の導波管貫
    通穴内に挿入され、またそこから引抜かれるように構成
    されていることを特徴とする較正機器。
JP5131324A 1992-05-02 1993-05-06 回路網解析装置の較正方法 Pending JPH0634686A (ja)

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