JPH09166641A - Sパラメータ測定装置 - Google Patents

Sパラメータ測定装置

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JPH09166641A
JPH09166641A JP32426895A JP32426895A JPH09166641A JP H09166641 A JPH09166641 A JP H09166641A JP 32426895 A JP32426895 A JP 32426895A JP 32426895 A JP32426895 A JP 32426895A JP H09166641 A JPH09166641 A JP H09166641A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Sパラメータを測定する供試素子がハイイン
ピーダンスの場合、測定周波数によりインピーダンスが
変化され、その入出力におけるインピーダンスマッチン
グが不整となり、信号の損失が生じて測定精度が劣化さ
れる。 【解決手段】 供試素子100を保持してその電極端子
に電気接続され、所定のバイアス電圧や入出力信号を供
給する導体2,3や入出力コネクタ6,9及びバイアス
供給端子7,8,10を備える装置内に、入力側及び出
力側の各整合回路4,5を内蔵し、各整合回路4,5に
おいて供試素子100の入出力のインピーダンスマッチ
ングをとることで広い周波数範囲において信号の損失を
抑さえ、高精度にSパラメータを測定することが可能と
なる。整合回路4,5を金属製のベース1と押え板11
との間に内装することで、供試素子100との間のシー
ルドを行い、相互干渉や外部からの高周波ノイズの影響
を防止して測定精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波デバイス、特
に材料にSiまたはGaAsを用いたディスクリート型
のバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の
Sパラメータ測定装置に関し、特に入出力インピーダン
スが高い高周波デバイスのSパラメータの測定に好適な
測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりバイポーラトランジスタや電界
効果トランジスタ(FET)の高周波特性の測定は、デ
バイス毎、測定周波数毎に専用の測定装置を用いて各種
測定を行っている。図5は従来のこの種の測定装置の外
観図、図6はその縦断面図であり、凹型ポケット1aを
有するベース1に対して押え板11が開閉式になってお
り、押え板11を開いてベース1の凹型ポケット1a内
に供試素子100を設置し、押え板11を閉じて供試素
子11を押さえ込み、デュアルゲートFETで例示され
る供試素子100の電極端子101をベース1に設けた
導体2,3に接触固定させ、所定の通電及び信号を入出
力して測定を行うような構成となっている。材質はベー
ス1と押え板11とを含めて、全て真鍮で造られてい
る。閉じた状態では供試素子100の近くまで導体2,
3のインピーダンスが50Ωになるように設計されてい
るが、供試素子自身がハイインピーダンスであった場合
(GaAsFETやMOSFET等)は、供試素子1に
よる入/出力信号の反射、損失を無視して測定を行って
いた。
【0003】図7にこのSパラメータ測定装置の回路図
を示す。前記導体2,3は入出力信号ラインとして50
Ωに設定され、測定周波数入力コネクタ6と出力コネク
タ9が接続される。これらのコネクタ6,9はそれぞれ
APC−7コネクタで構成される。また、他の導体に
は、DCカット用貫通コンデンサ16を介してVG2S S
バイアス供給端子7が接続され、またVDDバイアス供給
端子10、VG1S バイアス供給端子8が接続される。ま
た、供試素子100としては、例えばデュアルゲートF
ETが用いられる。
【0004】このような構成の測定装置によるSパラメ
ータの測定手順について説明する。Sパラメータの測定
にあたっては、測定計器としてのネットワークアナライ
ザを用いて最初に測定計器のキャリブレーションを行
い、次いで測定装置のキャリブレーションを行う。測定
治装置キャリブレーションは、供試素子100をベース
の凹型ポケット1aに入れずに、代わりとしてインジウ
ム(GND性が高い物質)等を挿入し、入力側APC−
7コネクタ6と出力側APC−7コネクタ9間を50Ω
でショートさせ、入力側、出力側を別々に行う。この測
定装置のキャリブレーションが終了した後、インジウム
等を取出し、供試素子100を挿入する。押え板11で
素子の電極端子101を導体2,3に固定接続し、バイ
アス供給端子7,8,10より供試素子100にバイア
スを印加し、ネットワークアナライザにて測定を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のSパ
ラメータ測定装置では、高周波デバイスの測定系は全て
50Ωで統一されているため、入出力信号ラインのイン
ピーダンスは、入/出力のいずれから見ても50Ωにな
るように設計されている。しかし、供試素子のインピー
ダンスが極端に高いハイインピーダンス状態、すなわち
50Ωから、かけ離れているときには、Sパラメータ測
定時に入出力される任意の周波数測定信号が反射或いは
損失し、供試素子の持つ特性を充分に測定することが不
可能であった。特に、供試素子は測定周波数に応じてイ
ンピーダンスが変動するため、f=0.2G〜3GHz
のような広い周波数範囲にわたっての高精度なSパラメ
ータの測定も困難となる。この場合、外部にインピーダ
ンス整合回路を設けてインピーダンスマッチングをとり
ながら測定を行うことが考えられるが、そのための配線
が長くされた影響を受けて高周波測定には適しないとと
もに、外部からの高周波ノイズによる干渉を受け易いと
いう問題が生じる。
【0006】本発明の目的は、インピーダンスの高い高
周波デバイスを広い周波数範囲にわたって高精度にSパ
ラメータの測定が可能な測定装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の測定装置は、供
試素子に対して電気接続されてその入出力間に信号を供
給する入力側と出力側にそれぞれ整合回路を内蔵するこ
とを特徴とする。この整合回路は、バラクタダイオー
ド、トリマコンデンサ、可変型インダクタ、RFCを備
える共振回路として構成され、これらトリマコンデンサ
や可変型インダクタの定数を変化させて供試素子の入出
力間のインピーダンスマッチングを行うように構成され
る。また、測定装置は、例えば、供試素子を載置し、か
つ供試素子の各電極端子に電気接続される導体を有する
ベースと、このベース上に被せられて前記供試素子をベ
ース側に押圧して各電極端子に電気接続させる押え板と
を有し、これらベースと押え板との間に各整合回路を内
装した構成とする。
【0008】また、本発明では、ベースと押え板は金属
材で形成され、供試素子、入出力の各整合回路を相互に
シールドする構成とすることが好ましい。また、押え板
には前記各整合回路を露呈させるための窓が開口され、
この窓を通して整合回路のインピーダンスマッチング操
作を可能にすることが好ましい。
【0009】
【発明の実施例の形態】次に、本発明の実施形態を図面
を参照して説明する。図1は供試素子としてデュアルゲ
ートFETを用いた場合の測定装置の第1の実施形態を
示し、特に押え板を除いた構成の平面図、図2はその縦
断面図である。これらの図において、ベース1には供試
素子100を載置可能な凹型ポケット1aが設けられ、
この凹型ポケット1aの両側にそれぞれ対をなす導体
2,3が配置される。そして、各導体2,3は凹型ポケ
ット1aの両側に配置された入力側整合回路4と出力側
整合回路5と図外の接地端子にそれぞれ接続される。前
記入力側整合回路4には入力側コネクタ6と、バイアス
供給端子7,8が接続され、出力側整合回路5には出力
側コネクタ9とバイアス供給端子10が接続される。前
記各コネクタ6,9にはAPC−7コネクタが用いられ
ている。
【0010】前記ベース1には押え板11が被せられ、
この押え板11に弾性支持された押さえピン12により
前記供試素子100を凹型ポケット1a内に弾圧して保
持し、かつこの保持力によって供試素子100の各電極
端子101をそれぞれ導体2,3に電気接続させ、さら
に供試素子100、入力側及び出力側の各整合回路4,
5をベース1と押え板11とで相互にシールドするよう
に構成される。前記ベース1と押え板11はそれぞれ金
属、ここでは真鍮で形成されており、これらでシールド
空間を画成し、前記シールドを行っている。そして、前
記各バイアス供給端子7,8,10と入力側及び出力側
の各コネクタ6,9には図示を省略するSパラメータ測
定計器が接続され、各バイアス供給端子7,8,10に
は所定のバイアス電圧が供給され、入力側及び出力側の
各コネクタ6,9には測定用の高周波信号が入出力され
る。
【0011】図3は前記測定装置の回路構成を示す図で
ある。入力側と出力側の各整合回路4,5はそれぞれバ
ラクタダイオード12と可変型インダクタ13とトリマ
コンデンサ14からなる共振回路を用いて、供試素子1
00と入力側のインピーダンスマッチングを図る。バイ
アス供給端子7(VG1S )と8(VG2S )及び10(V
DD9)にはそれぞれDCカットコンデンサ16,17,
18を挿入する。また、バイアス供給端子7と8のライ
ン上にブリーダ抵抗19を配置している。さらに、出力
側の整合回路5には、入力側のインピーダンスが出力側
のインピーダンスに影響を与えることがあるため、出力
側のバイアス供給端子10と出力ライン上にRFC20
を付加して入力側のインピーダンスの影響を回避するよ
うにする。
【0012】次に、前記測定装置を用いたSパラメータ
の測定手順について説明する。Sパラメータの測定は、
ネットワークアナライザ等の測定計器のキャリブレーシ
ョンを行った後に測定装置のキャリブレーションをと
り、測定を開始する。この測定装置のキャリブレーショ
ンでは、供試素子100の代わりにインジウム等を凹型
ポケット1aに載置し、押え板11で保持してその電極
端子を各導体2,3に電気接続させる。そして、入力側
APC−7コネクタ6と出力側APC−7コネクタ9間
を50Ωでショートさせ、入力側と出力側を別々にキャ
リブレーションを行う。このような測定装置のキャリブ
レーションが終了した後、インジウム等を取出し供試素
子100を凹型ポケット1aに載置し、同様に押え板1
1で保持し、供試素子100の電極端子を各導体2,3
に電気接続する。そして、各バイアス供給端子7,8,
10より供試素子100にバイアスを印加する。バイア
スを印加した後、入力側及び出力側の各整合回路4,5
を任意の測定周波数点で供試素子100とインピーダン
スマッチングがとれるように共振させ、ネットワークア
ナライザにて測定を行う。
【0013】このように、入出力側にそれぞれバラクタ
ダイオード12と可変型インダクタ13とトリマコンデ
ンサ14と抵抗19及びRFC20により構成される整
合回路4,5を付加しているため、供試素子100がハ
イインピーダンスであり、かつ広範囲の周波数範囲での
測定であっても入出力回路と供試素子とのインピーダン
スの整合を取ることができる。しかも、入力側及び出力
側の各整合回路4,5と供試素子100との間をベース
1と押え板11とでシールドすることで、各整合回路
4,5と供試素子100との間での干渉を抑制し、しか
も外部からの高周波ノイズの影響を防止して高精度な測
定が可能になる。また、各整合回路4,5は供試素子1
00の電極端子の近傍に配置されるため、高周波の測定
を行う場合でも配線長の影響を受けることは少なくな
る。
【0014】具体的なデータとしてSパラメータの測定
結果例を示す。 試料デバイス:3SK177(デュアルゲート型MES
FET:NEC製) Sパラメータデータ (S21),f=900MHZ :S
21=2.447 Sパラメータデータより電力利得を算出 GP =10log |S21|2 =20log |S21|=20lo
g |2.447|=7.77(dB) したがって、商品規格(周波数固定専用治具):20
(dB),算出値:7.77(dB)約12.3(d
B)のロスを本発明の治具では解決することが可能であ
る。
【0015】図4は本発明の第2の実施形態の平面図で
ある。この実施形態では、第1の実施形態と同様な構成
とした上で、入力側と出力側にそれぞれ設けられた整合
回路4,5に対し、押え板11に入力側整合回路調整用
窓21と出力側整合回路調整用窓22を開設した構成と
されている。すなわち、これらの調整用窓21,22を
通して各整合回路4,5でのインピーダンスマッチング
の調整、すなわち前記可変型インダクタ13やトリマコ
ンデンサ14の調整を行うことができるように構成され
ている。
【0016】この実施形態によれば、第1の実施形態の
ように押え板11を外すことなく入出力における供試素
子100のインピーダンスマッチングをとることがで
き、したがって、測定時における押え板を外す工数が全
く不要となり、1回当りの測定につき約10分〜20分
の時間短縮を図ることが可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、供試素子
に電気接続してバイアスや入出力間の信号を供給する測
定装置内に、供試素子の入出力のインピーダンス整合を
図るための入力側及び出力側の各整合回路を内蔵してい
るため、供試素子がハイインピーダンスでかつ広い周波
数範囲にわたって測定を行う場合でも、供試素子に対し
てインピーダンスマッチングを取ることができ、高精度
な測定が可能となる。特に、整合回路がバラクタダイオ
ードと可変型インダクタとトリマコンデンサとRFCに
より構成されることで、そのインピーダンスマッチング
調整を容易に行うことが可能となる。また、各整合回路
を金属製のベースと押え板との間に内装することで、供
試素子と整合回路との間の相互干渉を防止し、及び外部
の高周波ノイズの影響を防止し、測定精度を更に向上す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSパラメータ測定装置の第1の実施形
態の平面図である。
【図2】図1の測定装置の縦断面図である。
【図3】図1の測定装置の回路図である。
【図4】本発明の第2の実施形態の測定装置の平面図で
ある。
【図5】従来のSパラメータ測定装置の一部の斜視図で
ある。
【図6】図5の測定装置の縦断面図である。
【図7】図5の測定装置の回路図である。
【符号の説明】
1 ベース 1a 凹型ポケット 2,3 導体 4 入力側整合回路 5 出力側整合回路 6 入力コネクタ 7,8,10 バイアス供給端子 9 出力コネクタ 11 押え板 21,22 整合回路調整用窓 100 供試素子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波デバイス等の供試素子のSパラメ
    ータを測定するために、装置内に支持した前記供試素子
    の各電極端子に電気接続される導体を有し、これらの導
    体を通して測定計器から前記供試素子にバイアスを供給
    し、かつ入出力間に信号を供給するSパラメータ測定装
    置において、前記供試素子の入力側と出力側にそれぞれ
    整合回路を内蔵することを特徴とするSパラメータ測定
    装置。
  2. 【請求項2】 整合回路は、バラクタダイオード、トリ
    マコンデンサ、可変型インダクタ、RFCを備える共振
    回路として構成され、前記トリマコンデンサや可変型イ
    ンダクタの定数を変化させて供試素子の入出力間のイン
    ピーダンスマッチングを行う請求項1のSパラメータ測
    定装置。
  3. 【請求項3】 供試素子を載置し、かつ供試素子の各電
    極端子に電気接続される導体を有するベースと、このベ
    ース上に被せられて前記供試素子をベース側に押圧して
    前記各電極端子に電気接続させる押え板とを有し、かつ
    前記ベースと押え板との間に前記各整合回路を内装して
    なる請求項2のSパラメータ測定装置。
  4. 【請求項4】 ベースと押え板は金属材で形成され、前
    記供試素子、入出力の各整合回路を相互にシールドする
    請求項3のSパラメータ測定装置。
  5. 【請求項5】 押え板には前記各整合回路を露呈させる
    ための窓が開口され、この窓を通して前記整合回路のイ
    ンピーダンスマッチング操作を可能にした請求項3また
    は4のSパラメータ測定装置。
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