JPH0772193A - 回路網測定装置及び方法 - Google Patents
回路網測定装置及び方法Info
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- JPH0772193A JPH0772193A JP7794994A JP7794994A JPH0772193A JP H0772193 A JPH0772193 A JP H0772193A JP 7794994 A JP7794994 A JP 7794994A JP 7794994 A JP7794994 A JP 7794994A JP H0772193 A JPH0772193 A JP H0772193A
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】周波数特性を調整する必要のある素子の回路パ
ラメータを高精度で高速に測定する方法を提供する。 【構成】信号源２から被測定素子７に測定信号を印可
し、該測定信号と前記被測定素子の出力信号とから該被
測定素子の回路パラメータを測定する装置１において、
演算制御部１９に周波数の追従アルゴリズム１７を付加
して前記信号源の出力周波数を変化させ、測定された値
が所与の値にほぼ等しくなるように制御する機能及び測
定された値が極値にほぼ等しくなるように制御する機能
を備えたことを特徴とする回路網測定装置。
ラメータを高精度で高速に測定する方法を提供する。 【構成】信号源２から被測定素子７に測定信号を印可
し、該測定信号と前記被測定素子の出力信号とから該被
測定素子の回路パラメータを測定する装置１において、
演算制御部１９に周波数の追従アルゴリズム１７を付加
して前記信号源の出力周波数を変化させ、測定された値
が所与の値にほぼ等しくなるように制御する機能及び測
定された値が極値にほぼ等しくなるように制御する機能
を備えたことを特徴とする回路網測定装置。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は一般に共振回路等の回路網
を測定する装置及び方法に関し、特に水晶振動子の特性
を測定する装置及び方法に関する。
を測定する装置及び方法に関し、特に水晶振動子の特性
を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術と問題点】振動子の製造の蒸着工程では、刻
々変化していく振動子の共振周波数を測定しながら、該
共振周波数が目標とする仕様に合致するように調整して
いる。高精度の振動子を効率よく製造するためには、該
工程で変化していく該共振周波数を高精度で高速に測定
しなくてはならない。振動子の共振周波数の測定法に
は、被測定振動子を発振回路に組み込み、この発振周波
数を測定する発振法と、振動子の伝送特性から共振周波
数を求める伝送法とがある。
々変化していく振動子の共振周波数を測定しながら、該
共振周波数が目標とする仕様に合致するように調整して
いる。高精度の振動子を効率よく製造するためには、該
工程で変化していく該共振周波数を高精度で高速に測定
しなくてはならない。振動子の共振周波数の測定法に
は、被測定振動子を発振回路に組み込み、この発振周波
数を測定する発振法と、振動子の伝送特性から共振周波
数を求める伝送法とがある。
【０００３】従来技術の伝送法には周波数追従方式と周
波数掃引方式とがある。まず、周波数追従方式のブロッ
ク図を図４に示す。被測定素子７は蒸着槽内に納められ
ている。但し蒸着槽の図は省略してある。被測定素子７
の入力にはケーブル５、コネクタ３、６を介して電圧制
御発振器２３から測定信号が印加される。被測定素子７
の出力はケーブル９、コネクタ８、１１を介し位相検出
器２５の入力端子の１つに加えられる。位相検出器２５
の他の入力端子には電圧制御発振器の信号がケーブル１
０、コネクタ４、１２を介して印加される。被測定素子
内の位相遅れが０のとき、位相検出器２５の両入力信号
の位相が等しくなるように、ケーブル１０のケーブル長
は、被測定素子側のケーブル５、９、の長さの和に等し
くしてある。位相検出器２５は両入力の位相差にほぼ比
例した大きさの直流電圧を出力する。この直流出力とと
もに漏れてきた高周波成分はフィルタ２８で除去され、
直流成分が電圧制御発振器２３に制御電圧として帰還さ
れる。電圧制御発振器２３、コネクタ３、６、８、１
１、４、１２、ケーブル５、９、１０、被測定素子７、
位相検出器２５、フィルタ２８で構成される帰還ループ
は、電圧制御発振器２３の発振周波数を制御して位相検
出器２５の両入力の位相差が０になるように動作する。
つまり蒸着により変化しつつある被測定素子７の共振周
波数に電圧制御発振器２３の周波数が追従するように動
作する。振幅検出器２６で被測定素子７を出た電圧とケ
ーブル１０を通った電圧の比を測定し、論理演算制御部
２７内で被測定素子７のインサーション損失または減衰
量などの伝送特性を演算で求めることができる。また電
圧制御発振器２３の周波数つまり被測定素子７の共振周
波数は、周波数カウンタ２４により測定され、論理演算
制御部２７に共振周波数のデータとして入力される。
波数掃引方式とがある。まず、周波数追従方式のブロッ
ク図を図４に示す。被測定素子７は蒸着槽内に納められ
ている。但し蒸着槽の図は省略してある。被測定素子７
の入力にはケーブル５、コネクタ３、６を介して電圧制
御発振器２３から測定信号が印加される。被測定素子７
の出力はケーブル９、コネクタ８、１１を介し位相検出
器２５の入力端子の１つに加えられる。位相検出器２５
の他の入力端子には電圧制御発振器の信号がケーブル１
０、コネクタ４、１２を介して印加される。被測定素子
内の位相遅れが０のとき、位相検出器２５の両入力信号
の位相が等しくなるように、ケーブル１０のケーブル長
は、被測定素子側のケーブル５、９、の長さの和に等し
くしてある。位相検出器２５は両入力の位相差にほぼ比
例した大きさの直流電圧を出力する。この直流出力とと
もに漏れてきた高周波成分はフィルタ２８で除去され、
直流成分が電圧制御発振器２３に制御電圧として帰還さ
れる。電圧制御発振器２３、コネクタ３、６、８、１
１、４、１２、ケーブル５、９、１０、被測定素子７、
位相検出器２５、フィルタ２８で構成される帰還ループ
は、電圧制御発振器２３の発振周波数を制御して位相検
出器２５の両入力の位相差が０になるように動作する。
つまり蒸着により変化しつつある被測定素子７の共振周
波数に電圧制御発振器２３の周波数が追従するように動
作する。振幅検出器２６で被測定素子７を出た電圧とケ
ーブル１０を通った電圧の比を測定し、論理演算制御部
２７内で被測定素子７のインサーション損失または減衰
量などの伝送特性を演算で求めることができる。また電
圧制御発振器２３の周波数つまり被測定素子７の共振周
波数は、周波数カウンタ２４により測定され、論理演算
制御部２７に共振周波数のデータとして入力される。
【０００４】この従来方式は、周波数追従の帰還ループ
がアナログ系で構成されているため、周波数の変化に対
して位相角を常に一定値に保つような簡単な調整用途に
しか使えない。また、高精度の測定要求に対してはケー
ブルやコネクタなどの伝送系の周波数特性による誤差を
除去しなければならない。このためには、測定周波数
（電圧制御発振器の出力周波数）に対応して帰還ループ
内の周波数特性を校正しながら帰還動作をさせる必要が
ある。しかし従来技術ではこれは不可能である。従って
従来技術の周波数追従方式では、数１０ＭＨｚ帯以上の
伝送系の影響を除去し切れず、振動子の共振周波数をｐ
ｐｍオーダで測定する要求を満たすことは不可能であ
る。また従来の追従法では共振モードが２つ以上あるも
のの同時測定は不可能である。
がアナログ系で構成されているため、周波数の変化に対
して位相角を常に一定値に保つような簡単な調整用途に
しか使えない。また、高精度の測定要求に対してはケー
ブルやコネクタなどの伝送系の周波数特性による誤差を
除去しなければならない。このためには、測定周波数
（電圧制御発振器の出力周波数）に対応して帰還ループ
内の周波数特性を校正しながら帰還動作をさせる必要が
ある。しかし従来技術ではこれは不可能である。従って
従来技術の周波数追従方式では、数１０ＭＨｚ帯以上の
伝送系の影響を除去し切れず、振動子の共振周波数をｐ
ｐｍオーダで測定する要求を満たすことは不可能であ
る。また従来の追従法では共振モードが２つ以上あるも
のの同時測定は不可能である。
【０００５】図４は、被測定素子の位相角が０になるよ
う周波数を制御する構成になっている。従って位相では
なく、他の回路パラメータ例えば減衰量を所与の値にな
るよう周波数を制御するためには回路構成の変更が必要
である。さらに、任意の回路パラメータの測定値が極大
値または極小値になるように周波数を制御することも不
可能である。
う周波数を制御する構成になっている。従って位相では
なく、他の回路パラメータ例えば減衰量を所与の値にな
るよう周波数を制御するためには回路構成の変更が必要
である。さらに、任意の回路パラメータの測定値が極大
値または極小値になるように周波数を制御することも不
可能である。
【０００６】次に従来技術の周波数掃引方式を図３に示
す。図４におけると同様の機能を有する素子には同じ参
照番号を付してある。これは、ネットワーク・アナライ
ザ１を用いる方法である。ネットワーク・アナライザは
伝送系の周波数に依存する誤差を開放、短絡、基準イン
ピーダンスの３つの標準器を用いて校正し、補正を行う
フル２ポート補正方法や３点補正方法などの高度な校正
方法が利用できるので、周波数追従方式よりも高精度な
測定が可能である。フル２ポート補正法については次の
文献を参照のこと。"Accuracy Enhancement Fundamenta
ls - Characterizing Microwave Systematic Errors ",
HP 8753C Network Analyzer OperatingManual,Referen
ce section Appendix 2, Chapter 5. ３点補正方法に
ついては特願平５−８５５４５参照のこと。ネットワー
ク・アナライザ１内の論理演算制御部１９の補正機能１
４が、ベクトル電圧計１３で測定された測定値に前記の
フル２ポート補正または３点補正を行い、補正されたベ
クトル電圧値を得る。測定データ処理１５は補正された
該ベクトル電圧値から所望のデータ、例えば位相、減衰
量等に変換し画面等に出力する。論理演算制御部１９は
掃引周波数データ２２を周波数設定機能１８を介して信
号発生器２に送り周波数を掃引させる。ネットワーク・
アナライザ１は被測定素子７と直結ケーブル１０からの
信号をベクトル電圧計１３で位相測定して、共振周波数
を検出する。この方式は高精度の測定が得られるが、周
波数を掃引するため、共振周波数の検出に数百ｍｓのオ
ーダの時間がかかる。従って、共振周波数を測定しなが
ら振動子の共振周波数を調整する用途には不向きであ
る。なお、論理演算制御部１９内の各機能はソフトウェ
アで構成されている。
す。図４におけると同様の機能を有する素子には同じ参
照番号を付してある。これは、ネットワーク・アナライ
ザ１を用いる方法である。ネットワーク・アナライザは
伝送系の周波数に依存する誤差を開放、短絡、基準イン
ピーダンスの３つの標準器を用いて校正し、補正を行う
フル２ポート補正方法や３点補正方法などの高度な校正
方法が利用できるので、周波数追従方式よりも高精度な
測定が可能である。フル２ポート補正法については次の
文献を参照のこと。"Accuracy Enhancement Fundamenta
ls - Characterizing Microwave Systematic Errors ",
HP 8753C Network Analyzer OperatingManual,Referen
ce section Appendix 2, Chapter 5. ３点補正方法に
ついては特願平５−８５５４５参照のこと。ネットワー
ク・アナライザ１内の論理演算制御部１９の補正機能１
４が、ベクトル電圧計１３で測定された測定値に前記の
フル２ポート補正または３点補正を行い、補正されたベ
クトル電圧値を得る。測定データ処理１５は補正された
該ベクトル電圧値から所望のデータ、例えば位相、減衰
量等に変換し画面等に出力する。論理演算制御部１９は
掃引周波数データ２２を周波数設定機能１８を介して信
号発生器２に送り周波数を掃引させる。ネットワーク・
アナライザ１は被測定素子７と直結ケーブル１０からの
信号をベクトル電圧計１３で位相測定して、共振周波数
を検出する。この方式は高精度の測定が得られるが、周
波数を掃引するため、共振周波数の検出に数百ｍｓのオ
ーダの時間がかかる。従って、共振周波数を測定しなが
ら振動子の共振周波数を調整する用途には不向きであ
る。なお、論理演算制御部１９内の各機能はソフトウェ
アで構成されている。
【０００７】周波数掃引方式では、測定値が極値になる
ような周波数を検出することは容易である。しかし上記
の共振周波数の検出と同様に、周波数を掃引するためこ
の検出に数百ｍｓのオーダの時間がかかる。従って極値
とその周波数の変化が速い用途には適さない。
ような周波数を検出することは容易である。しかし上記
の共振周波数の検出と同様に、周波数を掃引するためこ
の検出に数百ｍｓのオーダの時間がかかる。従って極値
とその周波数の変化が速い用途には適さない。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、周波数特性を調整する
必要のある素子の回路パラメータを高精度で高速に測定
する方法を提供するものである。その応用の一例として
特に蒸着装置内で変化する水晶振動子の共振周波数を高
精度で高速に測定し、さらに共振モードを複数もつ水晶
振動子についても同時測定を可能とする方法を提供する
ものである。
必要のある素子の回路パラメータを高精度で高速に測定
する方法を提供するものである。その応用の一例として
特に蒸着装置内で変化する水晶振動子の共振周波数を高
精度で高速に測定し、さらに共振モードを複数もつ水晶
振動子についても同時測定を可能とする方法を提供する
ものである。
【０００９】
【発明の概要】本発明の実施例では、測定系の周波数特
性の影響を校正により除去することにより高精度の測定
が可能なネットワーク・アナライザに、周波数の追従機
能を付加して、被測定素子の回路パラメータを高周波数
において高精度で高速に測定できる測定装置を提示す
る。
性の影響を校正により除去することにより高精度の測定
が可能なネットワーク・アナライザに、周波数の追従機
能を付加して、被測定素子の回路パラメータを高周波数
において高精度で高速に測定できる測定装置を提示す
る。
【００１０】
【発明の実施例】図１は本発明の一実施例を示す図であ
る。図４、図３におけると同様の機能を有する素子には
同じ参照番号を付してある。本発明はネットワーク・ア
ナライザ１が共振周波数に追従する帰還ループを構成し
ている点が図３の例と異なる。帰還ループは、論理演算
制御部１９内に測定値変換機能１６と追従アルゴリズム
１７の機能を付加して実現している。これらの付加機能
もソフトウェアで構成されている。測定値変換機能１６
は補正されたベクトル電圧測定値を所望のデータに変換
する機能である。共振周波数に追従する応用例の場合は
位相角に変換する。追従アルゴリズム１７は測定値変換
機能１６から受け取った位相角の測定結果を見て次の周
波数を決定する（アルゴリズムの内容は後述）。これを
周波数設定機能１８を介して信号発生器２に送り、次の
出力周波数を出力させる。このように信号発生器の次の
周波数を測定結果と目標値等から最適になるように設定
出来るので、周波数が高速に追従できる。また帰還ルー
プの中に論理演算制御部があり、測定周波数をコンピュ
ータで制御しているので、高い周波数での伝送系の周波
数特性を、フル２ポート補正のような高度な補正方法で
補正できるようになった。また、従来のネットワーク・
アナライザの様な掃引による測定でなく、目標の測定値
に対して追従する測定のため、共振周波数の時間変化を
ほぼリアルタイムで測定出来る。
る。図４、図３におけると同様の機能を有する素子には
同じ参照番号を付してある。本発明はネットワーク・ア
ナライザ１が共振周波数に追従する帰還ループを構成し
ている点が図３の例と異なる。帰還ループは、論理演算
制御部１９内に測定値変換機能１６と追従アルゴリズム
１７の機能を付加して実現している。これらの付加機能
もソフトウェアで構成されている。測定値変換機能１６
は補正されたベクトル電圧測定値を所望のデータに変換
する機能である。共振周波数に追従する応用例の場合は
位相角に変換する。追従アルゴリズム１７は測定値変換
機能１６から受け取った位相角の測定結果を見て次の周
波数を決定する（アルゴリズムの内容は後述）。これを
周波数設定機能１８を介して信号発生器２に送り、次の
出力周波数を出力させる。このように信号発生器の次の
周波数を測定結果と目標値等から最適になるように設定
出来るので、周波数が高速に追従できる。また帰還ルー
プの中に論理演算制御部があり、測定周波数をコンピュ
ータで制御しているので、高い周波数での伝送系の周波
数特性を、フル２ポート補正のような高度な補正方法で
補正できるようになった。また、従来のネットワーク・
アナライザの様な掃引による測定でなく、目標の測定値
に対して追従する測定のため、共振周波数の時間変化を
ほぼリアルタイムで測定出来る。
【００１１】図２は、共振モードを複数もつ水晶振動子
の共振周波数を同時測定する一実施例を示す図である。
図１におけると同様の機能を有する素子には同じ参照番
号を付してある。論理演算制御部１９は、図示するよう
に測定値変換機能１６と追従アルゴリズム１７を複数持
ち、マルチプレクサ２０、２１でそれらを切り替え、時
分割で複数の目標値に対して追従する。これにより共振
モードが０度と１８０度の２つある水晶振動子の測定に
おいては、それぞれの共振周波数を交互に測定しながら
追従し、それぞれの共振周波数におけるインサーション
損失等を同時に測定出来る。この応用は水晶振動子に限
定するものではなく、共振回路を含んだ素子またはフィ
ルタにも応用できる。なお論理演算制御部内の各機能は
ソフトウェアで構成されている。
の共振周波数を同時測定する一実施例を示す図である。
図１におけると同様の機能を有する素子には同じ参照番
号を付してある。論理演算制御部１９は、図示するよう
に測定値変換機能１６と追従アルゴリズム１７を複数持
ち、マルチプレクサ２０、２１でそれらを切り替え、時
分割で複数の目標値に対して追従する。これにより共振
モードが０度と１８０度の２つある水晶振動子の測定に
おいては、それぞれの共振周波数を交互に測定しながら
追従し、それぞれの共振周波数におけるインサーション
損失等を同時に測定出来る。この応用は水晶振動子に限
定するものではなく、共振回路を含んだ素子またはフィ
ルタにも応用できる。なお論理演算制御部内の各機能は
ソフトウェアで構成されている。
【００１２】次に、追従アルゴリズムの一実施例を示
す。振動子は一般に図５ような周波数−位相特性を持っ
ていて、共振点近傍に注目すると振動子は線形とみなせ
る。従って、θを位相角、Δｆを共振周波数からの変
位、Ｈを線形の傾きとすると、これらの関係は次式で表
される。
す。振動子は一般に図５ような周波数−位相特性を持っ
ていて、共振点近傍に注目すると振動子は線形とみなせ
る。従って、θを位相角、Δｆを共振周波数からの変
位、Ｈを線形の傾きとすると、これらの関係は次式で表
される。
【００１３】
【数１】
【００１４】共振周波数追従の系をモデル化すると図６
のように表される。図において、θは位相角の測定値、
θrは追従系の目標の位相角である。Δθ＝θr−θであ
る。ｆは測定周波数、ｆoは振動子の共振周波数で、Δ
ｆ＝ｆ−ｆoである。Ｈは振動子の周波数−位相特性の
傾き、Ｃ（ｓ）が周波数制御の伝達関数である。θrか
らΔθ、ｆoからΔｆまでの伝達関数を求めるとそれぞ
れ
のように表される。図において、θは位相角の測定値、
θrは追従系の目標の位相角である。Δθ＝θr−θであ
る。ｆは測定周波数、ｆoは振動子の共振周波数で、Δ
ｆ＝ｆ−ｆoである。Ｈは振動子の周波数−位相特性の
傾き、Ｃ（ｓ）が周波数制御の伝達関数である。θrか
らΔθ、ｆoからΔｆまでの伝達関数を求めるとそれぞ
れ
【００１５】
【数２】
【００１６】となる。追従アルゴリズムを実現するため
には、想定する入力に対して、最終的にΔｆ＝０、Δθ
＝０になるようにＣ（ｓ）を選べばよい。ここで、入力
はθrとｆoである。θrの入力は、追従開始時にステッ
プ状に加えられるものと想定する。ｆoの入力は、共振
点が調整によってランプ状に変化するものと想定する。
また周波数制御の伝達関数Ｃ（ｓ）をｓの多項式Ｎ
（ｓ）、Ｄ（ｓ）を使って次のように表す。
には、想定する入力に対して、最終的にΔｆ＝０、Δθ
＝０になるようにＣ（ｓ）を選べばよい。ここで、入力
はθrとｆoである。θrの入力は、追従開始時にステッ
プ状に加えられるものと想定する。ｆoの入力は、共振
点が調整によってランプ状に変化するものと想定する。
また周波数制御の伝達関数Ｃ（ｓ）をｓの多項式Ｎ
（ｓ）、Ｄ（ｓ）を使って次のように表す。
【００１７】
【数３】
【００１８】（４）式を（３）式に代入すると、
【００１９】
【数４】
【００２０】となる。ここで最終値定理により、（５）
式がランプ入力に対して０に収束するには、次式を満た
せばよい。但し、Ｔをランプの傾きとする。
式がランプ入力に対して０に収束するには、次式を満た
せばよい。但し、Ｔをランプの傾きとする。
【００２１】
【数５】
【００２２】この式を満たすには、ｄ1＝ｄ0＝０であれ
ばよいため、Ｃ（ｓ）としては最小の次数で済むものと
すると、
ばよいため、Ｃ（ｓ）としては最小の次数で済むものと
すると、
【００２３】
【数６】
【００２４】が得られる。これを変形して次式が得られ
る。
る。
【００２５】
【数７】
【００２６】ここで、ζは系のダンピング係数、ωは固
有周波数、Ｋcは比例補償項（直達項）である。これを
（３）式の伝達関数に代入すると
有周波数、Ｋcは比例補償項（直達項）である。これを
（３）式の伝達関数に代入すると
【００２７】
【数８】
【００２８】となり、最終値の定理からステップあるい
はランプのどちらにも追従できることがわかる。（９）
式をプログラム化し、追従アルゴリズムとしてコンピュ
ータに組み込めば、所望の周波数追従機能を持ったネッ
トワーク・アナライザを実現できる。以上は連続制御系
のモデルであるが、論理演算制御部でこれを実施するた
めには離散化を行う必要がある。Ｃ（ｓ）を状態空間表
現で表すと、
はランプのどちらにも追従できることがわかる。（９）
式をプログラム化し、追従アルゴリズムとしてコンピュ
ータに組み込めば、所望の周波数追従機能を持ったネッ
トワーク・アナライザを実現できる。以上は連続制御系
のモデルであるが、論理演算制御部でこれを実施するた
めには離散化を行う必要がある。Ｃ（ｓ）を状態空間表
現で表すと、
【００２９】
【数９】
【００３０】となる。これを、コンピュータの演算時間
で決まるサンプリング・タイムＴsで離散化すると
で決まるサンプリング・タイムＴsで離散化すると
【００３１】
【数１０】
【００３２】となる。但し、kは離散の番号である。
（１２）（１３）式が離散化した周波数追従アルゴリズ
ムで、これをプログラムに実施した例を、流れ図で図７
に示す。ステップ７１は本プログラムの開始を、ステッ
プ７２は追従開始周波数等の各種初期設定を行う。開始
周波数は、被測定素子の特性に従って本測定装置の使用
者が決定した値を読み込む。ステップ７３で位相角の測
定値を取込み、目標値に対する誤差を計算する。次にス
テップ７４で（１３）式の計算式により信号発生器２の
出力周波数を計算し、ステップ７５で周波数設定機能１
８に周波数設定データを送る。ステップ７６では次の周
波数を計算するために（１２）式の計算をしておく。ス
テップ７３に戻り、再び位相角の測定値を取込み、以下
前回と同様のプロセスを繰り返し、周波数の追従を続け
る。周波数追従の停止は本アルゴリズム外からの命令で
行われるので図７の流れ図では省略してある。
（１２）（１３）式が離散化した周波数追従アルゴリズ
ムで、これをプログラムに実施した例を、流れ図で図７
に示す。ステップ７１は本プログラムの開始を、ステッ
プ７２は追従開始周波数等の各種初期設定を行う。開始
周波数は、被測定素子の特性に従って本測定装置の使用
者が決定した値を読み込む。ステップ７３で位相角の測
定値を取込み、目標値に対する誤差を計算する。次にス
テップ７４で（１３）式の計算式により信号発生器２の
出力周波数を計算し、ステップ７５で周波数設定機能１
８に周波数設定データを送る。ステップ７６では次の周
波数を計算するために（１２）式の計算をしておく。ス
テップ７３に戻り、再び位相角の測定値を取込み、以下
前回と同様のプロセスを繰り返し、周波数の追従を続け
る。周波数追従の停止は本アルゴリズム外からの命令で
行われるので図７の流れ図では省略してある。
【００３３】以上は、測定値を所与の値（例えば位相角
を０）に等しくなるように、周波数を追従する実施例で
ある。次に測定値（例えば減衰量）が極小値または極大
値になる周波数に測定周波数を追従させる実施例につい
て述べる。ここで、極値が１個の単純な例を示すが、複
数の極値がある場合もその中の１個づつの極値に注目す
れば以下と同様の手段で実施可能である。被測定素子の
減衰量が図８のような周波数特性であり、環境条件・製
造工程の調整・測定信号のレベル等の変化によって極値
ｙm（図では最小値）とその周波数ｆoが変化しているも
のとする。本発明では、このような条件においても減衰
量の測定値が最小減衰量の値になるように周波数を追従
できる。このアルゴリズムを以下に述べる。なお減衰量
以外の回路パラメータの極値についても同様のアルゴリ
ズムが適用できる。図８を周波数で微分すると、図９の
ような特性になる。この微分値の極性を反転すれば図５
と同様の特性になる。また図示していないが、最大値の
場合の微分値の極性は図５と同じである。従って、最小
値または最大値に追従するためには、減衰量の測定値を
周波数で微分し、前述の位相角を０に追従する場合と同
様のアルゴリズムに従えばよいことが分かる。このアル
ゴリズムを流れ図で図１０に示す。図７のスッテプ７３
が、図１０では７７、７８、７９の３つのステップに置
き換えられている。ステップ７７では、複数の周波数に
おいて測定を行い、図８に相当する減衰量の測定値を取
り込む。ステップ７８で微分値を計算し、最小値または
最大値の近傍における測定値の微分値−周波数の特性を
得る。ステップ７９以降は前述の位相角を０に追従する
アルゴリズムと同様である。次に、周波数ｆsにおける
減衰量の微分値を求める方法の一実施例を述べる。これ
は、まずｆsから微小周波数ｆdだけ離れた周波数で減衰
量を測定し、疑似的に微分値を得る方法である。すなわ
ち、ｆs±ｆdの２点の周波数での測定値ｙ（ｆs±ｆd）
から、次式により求める。
を０）に等しくなるように、周波数を追従する実施例で
ある。次に測定値（例えば減衰量）が極小値または極大
値になる周波数に測定周波数を追従させる実施例につい
て述べる。ここで、極値が１個の単純な例を示すが、複
数の極値がある場合もその中の１個づつの極値に注目す
れば以下と同様の手段で実施可能である。被測定素子の
減衰量が図８のような周波数特性であり、環境条件・製
造工程の調整・測定信号のレベル等の変化によって極値
ｙm（図では最小値）とその周波数ｆoが変化しているも
のとする。本発明では、このような条件においても減衰
量の測定値が最小減衰量の値になるように周波数を追従
できる。このアルゴリズムを以下に述べる。なお減衰量
以外の回路パラメータの極値についても同様のアルゴリ
ズムが適用できる。図８を周波数で微分すると、図９の
ような特性になる。この微分値の極性を反転すれば図５
と同様の特性になる。また図示していないが、最大値の
場合の微分値の極性は図５と同じである。従って、最小
値または最大値に追従するためには、減衰量の測定値を
周波数で微分し、前述の位相角を０に追従する場合と同
様のアルゴリズムに従えばよいことが分かる。このアル
ゴリズムを流れ図で図１０に示す。図７のスッテプ７３
が、図１０では７７、７８、７９の３つのステップに置
き換えられている。ステップ７７では、複数の周波数に
おいて測定を行い、図８に相当する減衰量の測定値を取
り込む。ステップ７８で微分値を計算し、最小値または
最大値の近傍における測定値の微分値−周波数の特性を
得る。ステップ７９以降は前述の位相角を０に追従する
アルゴリズムと同様である。次に、周波数ｆsにおける
減衰量の微分値を求める方法の一実施例を述べる。これ
は、まずｆsから微小周波数ｆdだけ離れた周波数で減衰
量を測定し、疑似的に微分値を得る方法である。すなわ
ち、ｆs±ｆdの２点の周波数での測定値ｙ（ｆs±ｆd）
から、次式により求める。
【００３４】
【数１１】
【００３５】図６に相当する周波数追従制御のモデルは
図１１のようになる。ここで、ｇは減衰量の微分値ｄｙ
／ｄｆである。ｇrは追従の目標値で極値を目標とする
場合は０である。ｆは測定周波数、ｆoは極値を示す周
波数で、Δｆ＝ｆ−ｆoである。以上の方法で、測定値
が極値に等しくなるように高速・高精度に測定周波数を
追従することが可能になった。なお例示した周波数追従
の設計モデルおよび追従アルゴリズムは被測定素子など
により種々の変形が有り得る。本発明ではアルゴリズム
をソフトウェアで実施しているので、これらの変形に柔
軟に対応できる利点がある。本発明による測定装置及び
方法は、温度・湿度・時間などの測定素子の置かれてい
る環境変化や被測定素子に印加される測定信号レベル変
化の下における測定においても適用される。例えば、信
号レベルの変化に対する共振周波数あるいは最小減衰量
を示す周波数の変化の測定には、測定信号のレベルを所
望の範囲にわたり掃引し、共振周波数あるいは最小減衰
量を示す周波数の変化に測定周波数を追従することで実
現できる。また、温度の変化に対する共振周波数の変化
の測定は、被測定素子を恒温槽などの試験槽に入れて温
度を所望の範囲にわたり変化させることにより行なうこ
とができる。
図１１のようになる。ここで、ｇは減衰量の微分値ｄｙ
／ｄｆである。ｇrは追従の目標値で極値を目標とする
場合は０である。ｆは測定周波数、ｆoは極値を示す周
波数で、Δｆ＝ｆ−ｆoである。以上の方法で、測定値
が極値に等しくなるように高速・高精度に測定周波数を
追従することが可能になった。なお例示した周波数追従
の設計モデルおよび追従アルゴリズムは被測定素子など
により種々の変形が有り得る。本発明ではアルゴリズム
をソフトウェアで実施しているので、これらの変形に柔
軟に対応できる利点がある。本発明による測定装置及び
方法は、温度・湿度・時間などの測定素子の置かれてい
る環境変化や被測定素子に印加される測定信号レベル変
化の下における測定においても適用される。例えば、信
号レベルの変化に対する共振周波数あるいは最小減衰量
を示す周波数の変化の測定には、測定信号のレベルを所
望の範囲にわたり掃引し、共振周波数あるいは最小減衰
量を示す周波数の変化に測定周波数を追従することで実
現できる。また、温度の変化に対する共振周波数の変化
の測定は、被測定素子を恒温槽などの試験槽に入れて温
度を所望の範囲にわたり変化させることにより行なうこ
とができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の実施により、ネットワーク・ア
ナライザに周波数追従測定機能をもたせ、高い周波数で
も高精度かつ高速に測定が行えるようになつた。帰還ル
ープがソフトウェアで構成されているため、さまざまな
追従の要求に対応できる柔軟性に富んだ測定を簡単に行
うことができる。なお、例示の構成機器は、その型式や
その他に限定するものでなく、必要に応じて本発明の要
旨を失うことなく構成の変形も許容される。
ナライザに周波数追従測定機能をもたせ、高い周波数で
も高精度かつ高速に測定が行えるようになつた。帰還ル
ープがソフトウェアで構成されているため、さまざまな
追従の要求に対応できる柔軟性に富んだ測定を簡単に行
うことができる。なお、例示の構成機器は、その型式や
その他に限定するものでなく、必要に応じて本発明の要
旨を失うことなく構成の変形も許容される。
【図１】本発明のネットワーク・アナライザの一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明のネットワーク・アナライザの第２の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図３】ネットワーク・アナライザによる従来の測定法
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来技術の周波数追従方式による伝送法の測定
法を示す図である。
法を示す図である。
【図５】振動子の共振周波数近傍の位相−周波数特性を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明の周波数追従制御のモデルを示す図であ
る。
る。
【図７】周波数追従アルゴリズムの流れ図である。
【図８】極値をもつ測定値の周波数特性の例を示す図で
ある。
ある。
【図９】極値をもつ測定値を周波数で微分した図であ
る。
る。
【図１０】本発明の第２の周波数追従アルゴリズムの流
れ図である。
れ図である。
【図１１】本発明の第２の周波数追従制御のモデルを示
す図である。
す図である。
１：ネットワーク・アナライザ ２：信号発生器 ３、４：コネクタ ５：ケーブル ６：コネクタ ７：被測定素子 ８：コネクタ ９、１０：ケーブル １１、１２：コネクタ １３：ベクトル電圧計 １４：補正機能 １５：測定値データ処理 １６：測定値変換機能 １７：追従アルゴリズム １８：周波数設定機能 １９：論理演算制御部 ２０、２１：マルチプレクサ ２２：掃引周波数データ ２３：電圧制御発振器 ２４：周波数カウンタ ２５：位相検出器 ２６：振幅検出器 ２７：論理演算制御部 ２８：フィルタ ７１：流れ図のステップ１、始め。 ７２：流れ図のステップ２、初期設定。 ７３：流れ図のステップ３、測定値取込みと誤差計算 ７４：流れ図のステップ４、周波数計算 ７５：流れ図のステップ５、周波数設定 ７６：流れ図のステップ６、次の周波数計算準備 ７７：流れ図のステップ３の１、測定値取込み ７８：流れ図のステップ３の２、測定値の微分計算 ７９：流れ図のステップ３の３、周波数設定
Claims (6)
- 【請求項１】信号源から被測定素子に測定信号を印加
し、該測定信号と前記被測定素子の出力信号とから該被
測定素子の回路パラメータを測定する装置において、測
定された値が所与の値にほぼ等しくなるよう論理演算制
御によって前記信号源の出力周波数を変化させる機能を
備えたことを特徴とする回路網測定装置。 - 【請求項２】前記所与の値が前記被測定素子の位相遅れ
に関連した値であることを特徴とする請求項１記載の回
路網測定装置。 - 【請求項３】前記所与の値が前記被測定素子の減衰量に
関連した値であることを特徴とする請求項１記載の回路
網測定装置。 - 【請求項４】前記被測定素子が水晶振動子であって、該
振動子の位相遅れが所定の値となるよう前記信号源の出
力周波数を変化させ、該出力周波数を前記振動子の共振
周波数に追従させることを特徴とする請求項１記載の回
路網測定装置。 - 【請求項５】前記被測定素子が水晶振動子であって、該
振動子の減衰量を複数の周波数で測定し、該減衰量の対
周波数の微分値を求め、該微分値が所定の値となるよう
前記信号源の出力周波数を変化させ、該出力周波数を前
記振動子の減衰量が極値となる周波数に追従させること
を特徴とする請求項１記載の回路網測定装置。 - 【請求項６】測定系の周波数特性が開放、短絡、基準イ
ンピーダンスの３つの標準器により補正されていること
を特徴とする請求項１記載の回路網測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7794994A JPH0772193A (ja) | 1993-07-09 | 1994-03-24 | 回路網測定装置及び方法 |
| US08/408,910 US5646541A (en) | 1994-03-24 | 1995-03-22 | Apparatus and method for measuring circuit network |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19418693 | 1993-07-09 | ||
| JP5-194186 | 1993-07-09 | ||
| JP7794994A JPH0772193A (ja) | 1993-07-09 | 1994-03-24 | 回路網測定装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772193A true JPH0772193A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=26419006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7794994A Pending JPH0772193A (ja) | 1993-07-09 | 1994-03-24 | 回路網測定装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772193A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104483556A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 华中师范大学 | 基于零中频二次正交解调的频率特性测量方法及装置 |
| WO2020246300A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 株式会社クオルテック | 半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法 |
| CN118100914A (zh) * | 2024-04-18 | 2024-05-28 | 西安乾景防务技术有限公司 | 基于人工智能的双频率合成器控制方法及系统 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP7794994A patent/JPH0772193A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104483556A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 华中师范大学 | 基于零中频二次正交解调的频率特性测量方法及装置 |
| CN104483556B (zh) * | 2014-12-10 | 2017-04-12 | 华中师范大学 | 基于零中频二次正交解调的频率特性测量方法及装置 |
| WO2020246300A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 株式会社クオルテック | 半導体素子試験装置および半導体素子の試験方法 |
| CN113939983A (zh) * | 2019-06-04 | 2022-01-14 | 阔智有限公司 | 半导体元件试验装置以及半导体元件的试验方法 |
| US11994551B2 (en) | 2019-06-04 | 2024-05-28 | Qualtec Co., Ltd. | Semiconductor component test device and method of testing semiconductor components |
| CN118100914A (zh) * | 2024-04-18 | 2024-05-28 | 西安乾景防务技术有限公司 | 基于人工智能的双频率合成器控制方法及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040217 |