JPH09101332A - 伝送特性評価装置 - Google Patents

伝送特性評価装置

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JPH09101332A
JPH09101332A JP7257506A JP25750695A JPH09101332A JP H09101332 A JPH09101332 A JP H09101332A JP 7257506 A JP7257506 A JP 7257506A JP 25750695 A JP25750695 A JP 25750695A JP H09101332 A JPH09101332 A JP H09101332A
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JP
Japan
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short
pulse
transmission line
measured
transmission characteristic
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Withdrawn
Application number
JP7257506A
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English (en)
Inventor
Takao Sakurai
孝夫 桜井
Takeshi Konno
猛 今野
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Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域の伝送特性を評価する伝送特性評価装
置を提供する。 【解決手段】 被測定伝送ラインの端部との間に構成さ
れる短電気パルス発生部13および被測定伝送ラインと
の間に構成されるサンプリング検出部14を半絶縁性半
導体基板81 の表面に形成したフォトコンダクタ8、短
光パルス光源1、短光パルス光源1の発生する短光パル
スを2本の光パルスビームに分岐するビームスプリッタ
1 、分岐された光パルスビームの一方を反射して短電
気パルス発生部13を照射する短光パルスを形成する固
定鏡2、分岐された光パルスビームの他方を反射遅延し
てサンプリング検出部14を照射する短光パルスを形成
する移動鏡3、サンプリング検出部14の検出結果を入
力積分する検出器6、検出器6の出力を演算処理する演
算器11を具備する伝送特性評価装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、伝送特性評価装
置に関し、特に、高周波伝送ラインの伝送特性を1TH
zに及ぶ広帯域に亘り評価することができる伝送特性評
価装置に関する。
【0002】
【従来の技術】伝送ラインの伝送特性は、従来、ネット
ワークアナライザを使用して評価してきた。しかし、ネ
ットワークアナライザの信号発生源の周波数特性、アナ
ライザ内部の接続部を構成するコネクタの周波数特性に
より、周波数測定は100GHz程度が限界とされてい
た。
【0003】ところで、タイムドメインリフレクトメー
タなる測定器が開発されており、これを図4を参照して
を説明する。図4において、パルス幅の極く短い短光パ
ルス光源である短レーザパルス光源1から放射された発
振光パルスをビームスプリッタM1 に入射し、2本の光
パルスに分岐する。ビームスプリッタM1 において反射
した光パルスは固定鏡2により逆向きに反射して半絶縁
性半導体基板81 表面に形成される短電気パルス発生部
13に入射する。この電気パルス発生部13は半絶縁性
半導体基板81 表面に形成される第1の電極D1 の端部
とリード電極DL の端部とを対向させることにより構成
される。ここで、第1の電極D1 にはDC電源5から直
流電圧を印加しておく。短光パルスをこの短電気パルス
発生部13に入射せしめることにより、ここにおいて光
電変換が発生し、短光パルスは数ピコ秒ないしサブピコ
秒のオーダーの極めて短いパルス幅の電気パルスに変換
する。この短電気パルスの半値幅がタイムドメインリフ
レクトメータの分解能を決定する。短電気パルス発生部
13において発生した電気パルスはリード電極DL を介
してDUT7に送り込まれて、DUT7において反射し
て反射パルスとして戻ってくる。
【0004】一方、ビームスプリッタM1 を透過して直
進した光パルスは、移動鏡3により逆向きに反射してビ
ームスプリッタM2 に入射し、これにより反射してサン
プリング検出部14に入射する。このサンプリング検出
部14も短電気パルス発生部13と同様の光電変換が発
生する構成とされている。移動鏡3を経由した光パルス
が入射すると光励起されて導電状態となる。この移動鏡
3を経由した光パルスは、移動鏡3をステージ4上にお
いて移動して光路長を調整することにより、時間τだけ
遅延されている。
【0005】ここで、短電気パルス発生部13において
発生した短電気パルスがDUT7に送り込まれて戻って
きた反射短電気パルスは、移動鏡3を経由して時間τだ
け遅延せしめられた光パルスによりサンプリング検出部
14を照射して発生せしめた短電気パルスとの間の自己
相関をとられる。自己相関関数Rxx(τ)は、時間関数
波形x(t)と遅延時間τを与えた時間関数波形x(t
+τ)とにより以下の通りに表現することができる。
【0006】 Rxx(τ)=∫x(t)・x(t+τ)dt Rxx(τ)はτ=0で最大値となり、これを遅延時間の
基準とする。短電気パルスを被測定装置DUT7に送り
込むと、上述した通りDUT7の内部において反射して
戻ってくる。短電気パルス発生部13において発生した
短電気パルスとこのDUT7の内部から反射して戻って
くる短電気パルスとの間の自己相関演算をすることによ
り、反射に要した時間τを求めることができる。この反
射に要した時間τに基づいて被測定装置DUT7内の反
射箇所を知ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上はタイムドメイン
リフレクトメータの概要であるが、この発明は、これを
使用して高周波伝送ラインの伝送特性を1THzに及ぶ
広帯域に亘り評価することができる伝送特性評価装置を
構成するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】被測定伝送ラインの端部
との間に構成される短電気パルス発生部13および被測
定伝送ラインとの間に構成されるサンプリング検出部1
4を半絶縁性半導体基板81 の表面に形成したフォトコ
ンダクタ8を具備し、短光パルス光源1を具備し、短光
パルス光源1の発生する短光パルスを2本の光パルスビ
ームに分岐するビームスプリッタM1 を具備し、分岐さ
れた光パルスビームの一方を反射して短電気パルス発生
部13を照射する短光パルスを形成する固定鏡2を具備
し、分岐された光パルスビームの他方を反射遅延してサ
ンプリング検出部14を照射する短光パルスを形成する
移動鏡3を具備し、サンプリング検出部14の検出結果
を入力して積分する検出器6を具備し、検出器6の出力
を演算処理する演算器11を具備する伝送特性評価装置
を構成した。
【0009】そして、短電気パルス発生部13は被測定
伝送ラインの一方の端部との間に構成し、第1のサンプ
リング検出部141 は被測定伝送ラインの一方の端部近
傍との間に構成し、第2のサンプリング検出部142
被測定伝送ラインの他方の端部との間に構成されるもの
である伝送特性評価装置を構成した。また、短電気パル
ス発生部13は被測定伝送ラインの一方の端部との間に
構成し、第1のサンプリング検出部141 は被測定伝送
ラインの一方の端部近傍との間に構成し、被測定伝送ラ
インの一方の端部に第1の全反射端部151 を構成する
と共に被測定伝送ラインの他方の端部に第2の全反射端
部152 を構成したものである伝送特性評価装置を構成
した。
【0010】更に、先の伝送特性評価装置において、フ
ォトコンダクタの短電気パルス発生部は半絶縁性半導体
基板81 表面に形成される金属薄膜より成る電極D1
端部と伝送ライン7の端部とを対向させることにより構
成されるものであり、サンプリング検出部13は半絶縁
性半導体基板81 表面に形成される金属薄膜より成る電
極D2 の端部と伝送ライン7の一部とを対向させること
により構成されるものであり、短光パルス光源は短レー
ザパルス光源1である伝送特性評価装置を構成した。
【0011】また、先の伝送特性評価装置において、演
算器11は伝送ライン7に入力された電気パルス波形f
(t)をフーリエ変換し、伝送ライン7を通過した後の
パルス波形をフーリエ変換し、両フーリエ変換結果の比
を取るものである伝送特性評価装置を構成した。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図1お
よび図2を参照して説明する。なお、図1および図2に
おいて、図4に示される部材と共通する部材には互に同
一の参照符号を付している。信号源である短レーザパル
ス光源1から放射された発振光パルスをビームスプリッ
タM1 に入射し、これを2本の光パルスに分岐する。ビ
ームスプリッタM1において反射した光パルスは固定鏡
2により逆向きに反射され、半絶縁性半導体基板81
面に形成される短電気パルス発生部13に入射する。こ
の電気パルス発生部13は半絶縁性半導体基板81 表面
に形成される4000オングストローム程度の金属薄膜
より成る第1の電極D1 の端部と、DUTである金属薄
膜より成る高周波伝送ライン7の端部とを対向させるこ
とにより構成されている。第1の電極D1 には直流電源
5から直流電圧を印加しておく。短光パルスをこの短電
気パルス発生部13に入射せしめることにより、ここで
光電変換が発生し、短光パルスは数ピコ秒ないしサブピ
コ秒のオーダーの極めて短いパルス幅の電気パルスに変
換する。この短電気パルスの半値幅がタイムドメインリ
フレクトメータの分解能を決定する。短電気パルス発生
部13において発生した電気パルスはDUTである高周
波伝送ライン7に送り込まれ、これを伝播する。
【0013】一方、ビームスプリッタM1 を透過して直
進した光パルスは、移動鏡3により逆向きに反射してビ
ームスプリッタM2 に入射し、これにより反射してサン
プリング検出部14に入射する。この移動鏡3を経由し
た光パルスは、移動鏡3をステージ4上において移動し
て光路長を調整することにより時間τだけ遅延されてい
る。このサンプリング検出部14も短電気パルス発生部
13と同様の光電変換が発生する構成とされており、移
動鏡3を経由した光パルスが入射すると光励起されて導
電状態となり、光パルス波形の入射と高周波伝送ライン
7を通過した後の電気パルス波形の到来とが同期する
と、この電気パルス波形を検出することができる。
【0014】第1のサンプリング検出部141 は、DU
Tである高周波伝送ライン7と第2の電極D2 との間に
構成され、短電気パルス発生部13の近傍に位置してい
る。固定鏡2を経由した光パルスが短電気パルス発生部
13に入射すると、移動鏡3を経由した光パルスが第1
のサンプリング検出部141 に入射して短電気パルス発
生部13に発生した電気パルスの波形を直ちに検出する
ことができる。これにより高周波伝送ライン7に送り込
む信号を測定したこととなる。
【0015】第2のサンプリング検出器142 は、DU
Tである高周波伝送ライン7と第3の電極D3 との間に
構成され、高周波伝送ライン7終端の近傍に位置してい
る。第2のサンプリング検出器142 に対する移動鏡3
を経由した光パルスの入射と高周波伝送ライン7を通過
した後の電気パルス波形の到来とが同期すると、この電
気パルス波形を検出することができる。
【0016】上述した通り、DUTである高周波伝送ラ
イン7は、短電気パルス発生部13およびサンプリング
検出部14と共にフォトコンダクタ8の半絶縁性半導体
基板81 に形成して組み込んでおく。短電気パルス発生
部13は高周波伝送ライン7の周波数特性を評価するに
必要とされる短電気パルスを発生する電気信号源とな
る。短レーザパルス光源1の発生する半値幅100fs
の短光パルスを電気パルスに変換する訳であるが、フォ
トコンダクタ8は応答特性が高速であるので、半値幅
0. 5ps程度の短電気パルスを発生することができ
る。これは周波数的には880GHzもの高周波成分を
持っているので、広帯域の信号源として好適なものであ
る。
【0017】ここで、固定鏡2を経由した光パルスを第
1のサンプリング検出部141 に入射して検出した短電
気パルス波形は短電気パルス発生部13が発生して高周
波伝送ライン7に送り込まれた短電気パルス波形に相当
するが、これを検出器6に入力する。第1のサンプリン
グ検出部141 において得られるこの短電気パルス波形
は2個の波形の積を意味しており、自己相関関数R
xx(τ)の式の積分記号の後の被積分関数に相当する。
これを検出器6に入力して積分する。移動鏡3を経由し
て時間τだけ遅延せしめられた光パルスを第2のサンプ
リング検出部142に入射して検出した短電気パルス波
形は高周波伝送ライン7に送り込まれて通過した後の短
電気パルス波形であるが、これも同様に、検出器6に入
力して積分する。サンプリング検出部14の検出した短
電気パルス波形を積分した検出器6の検出結果は、次い
で、A/D変換器9に入力してA/D変換され、演算器
11において演算処理される。
【0018】以下、演算器11における演算処理につい
て説明する。第1のサンプリング検出部141 により検
出されて高周波伝送ライン7に入力された電気パルス波
形をf(t)とし、f(t)をフーリエ変換した結果を
F(ω)とする。同様に、第2のサンプリング検出器1
2 の検出した高周波伝送ライン7を通過した後のパル
ス波形をg(t)とし、g(t)をフーリエ変換した結
果をG(ω)とする。高周波伝送ライン7の伝送特性
は、これらフーリエ変換した結果の比であるG(ω)/
F(ω)を取ることにより求めることができる。
【0019】この伝送特性評価装置の測定することがで
きる測定帯域幅は高周波伝送ライン7に入力された電気
パルス波形f(t)をフーリエ変換した結果であるF
(ω)の含む周波数成分により決まる。即ち、電気パル
ス波形f(t)のパルス幅が狭ければ狭い程、F(ω)
の含む周波数帯域幅は広くなり、測定帯域幅はこれに対
応して広くすることができる。
【0020】この発明の他の実施例として、フォトコン
ダクタ8を図3の如く構成することができる。図3
(a)はフォトコンダクタ8を説明する図であり、
(b)は検出される波形を示す図である。図3におい
て、高周波伝送ライン7の短電気パルス発生部13近傍
に第1の全反射端部151 を構成すると共に、終端に第
2の全反射端部152 を構成する。この様にして図3
(b)に示されるが如き波形を得ることができる。図3
(b)において、左端の第1のパルス波形は短電気パル
ス発生部13において発生して第1のサンプリング検出
部141 により検出されると共に、高周波伝送ライン7
に入力される短電気パルスを示す。中央の第2のパルス
波形は終端の第2の全反射端部152 において反射して
戻り、第1のサンプリング検出部141 により検出され
た検出電気パルスである。そして、右端の第3のパルス
波形は、第2の全反射端部152 において反射して第1
の全反射端部151 に戻り、これにより反射して再び第
2の全反射端部152 に到達して反射し、第1のサンプ
リング検出部141 により検出された検出電気パルスで
ある。この実施例においては、サンプリング検出部14
を1個にすることができる。そして、評価されるべき高
周波伝送ライン7の長さが短い場合であっても、多重反
射した反射波に着目することにより長距離伝送した電気
パルスの特性を評価することができる。
【0021】この発明の伝送特性評価装置は、数mm以
下の微小な伝送ラインを被測定伝送ラインとして伝送特
性評価の対象とするものである。例えば、IC或はLS
Iその他の集積回路内の微小接続線、遅延線、受動回路
素子を伝送特性評価の対象とすることができる。これら
を被測定伝送ラインとしてフォトコンダクタを構成する
半絶縁性半導体基板表面に実際に組み込んで伝送特性評
価を実施する。
【0022】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明により、
高周波伝送ラインの伝送特性をフォトコンダクタを使用
したサンプリング計測により行ない、1THz程度まで
の伝送特性を評価することができることとなる。測定帯
域幅は従来の100GHzの10倍程度の広帯域幅に拡
大することができる。
【0023】そして、被測定伝送ラインの一方の端部に
第1の全反射端部を構成すると共に被測定伝送ラインの
他方の端部に第2の全反射端部を構成することにより、
サンプリング検出部を1個とすることができると共に多
重反射した反射波に着目することにより長距離伝送した
電気パルスの特性を評価する伝送特性評価装置を構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】フォトコンダクタを説明する図。
【図3】第2の実施例を説明する図。
【図4】タイムドメインリフレクトメータを説明する
図。
【符号の説明】
1 短光パルス光源 2 固定鏡 3 移動鏡 6 検出器 7 伝送ライン 8 フォトコンダクタ 81 半絶縁性半導体基板 11 演算器 13 短電気パルス発生部 14 サンプリング検出部 M1 ビームスプリッタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定伝送ラインの端部との間に構成さ
    れる短電気パルス発生部および被測定伝送ラインとの間
    に構成されるサンプリング検出部を半絶縁性半導体基板
    表面に形成したフォトコンダクタを具備し、 短光パルス光源を具備し、 短光パルス光源の発生する短光パルスを2本の光パルス
    ビームに分岐するビームスプリッタを具備し、 分岐された光パルスビームの一方を反射して短電気パル
    ス発生部を照射する短光パルスを形成する固定鏡を具備
    し、 分岐された光パルスビームの他方を反射遅延してサンプ
    リング検出部を照射する短光パルスを形成する移動鏡を
    具備し、 サンプリング検出部の検出結果を入力して積分する検出
    器を具備し、 検出器の出力を演算処理する演算器を具備する、 ことを特徴とする伝送特性評価装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載される伝送特性評価装置
    において、 短電気パルス発生部は被測定伝送ラインの一方の端部と
    の間に構成し、第1のサンプリング検出部は被測定伝送
    ラインの一方の端部近傍との間に構成し、第2のサンプ
    リング検出部は被測定伝送ラインの他方の端部との間に
    構成されるものである、 ことを特徴とする伝送特性評価装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載される伝送特性評価装置
    において、 短電気パルス発生部は被測定伝送ラインの一方の端部と
    の間に構成し、第1のサンプリング検出部は被測定伝送
    ラインの一方の端部近傍との間に構成し、被測定伝送ラ
    インの一方の端部に第1の全反射端部を構成すると共に
    被測定伝送ラインの他方の端部に第2の全反射端部を構
    成したものである、 ことを特徴とする伝送特性評価装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3の内の何れかに
    記載される伝送特性評価装置において、 フォトコンダクタの短電気パルス発生部は半絶縁性半導
    体基板表面に形成される金属薄膜より成る電極の端部と
    伝送ラインの端部とを対向させることにより構成される
    ものであり、サンプリング検出部は半絶縁性半導体基板
    表面に形成される金属薄膜より成る電極の端部と伝送ラ
    インの一部とを対向させることにより構成されるもので
    あり、 短光パルス光源は短レーザパルス光源である、 ことを特徴とする伝送特性評価装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4の内の何れかに
    記載される伝送特性評価装置において、 演算器は伝送ラインに入力された電気パルス波形をフー
    リエ変換し、伝送ラインを通過した後のパルス波形をフ
    ーリエ変換し、両フーリエ変換結果の比を取るものであ
    る、 ことを特徴とする伝送特性評価装置。
JP7257506A 1995-10-04 1995-10-04 伝送特性評価装置 Withdrawn JPH09101332A (ja)

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