JP3147987B2 - Equilibrium system characteristic parameter measuring device and measuring method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ネットワークアナライ
ザ等の不平衡型測定装置を用いた平衡系特性パラメータ
測定装置および測定方法に関し、不平衡系の特性パラメ
ータであるSパラメータの測定値から平衡系でのインピ
ーダンス等の特性パラメータを求めることができる上記
測定装置および測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a characteristic parameter of a balanced system using an unbalanced measuring apparatus such as a network analyzer. The present invention relates to the above-described measuring device and measuring method capable of determining characteristic parameters such as impedance at the measuring device.
【0002】[0002]
【技術背景】平衡ケーブル等の平衡系デバイスは、端子
間を差動信号によって駆動し、大地に対する電位を一定
に保った平衡状態で使用される。このような平衡系デバ
イスの特性を、片側の端子が常に大地電位であるような
不平衡状態において測定すると、測定結果は、本来の動
作状態である平衡状態とは異なったものとなる。インピ
ーダンスの測定に用いられているインピーダンスアナラ
イザやネットワークアナライザは、一般に不平衡型の測
定器であり測定端子は片側が接地された不平衡状態とな
っているため、上記不平衡型の測定器は、平衡系デバイ
スのインピーダンス等の特性パラメータの測定には本来
適していない。このため、従来これらの測定器を用いて
平衡系デバイスのインピーダンス等を測定する場合、被
測定デバイスと測定器との間に平衡−不平衡変換回路を
挿入し、被測定デバイスを接続する測定端子を平衡状態
に保っている。2. Description of the Related Art A balanced device such as a balanced cable is used in a balanced state in which terminals are driven by a differential signal to keep a constant potential with respect to the ground. If the characteristics of such a balanced device are measured in an unbalanced state in which one terminal is always at the ground potential, the measurement result will be different from the equilibrium state, which is the original operating state. Impedance analyzers and network analyzers used for measuring impedance are generally unbalanced measuring instruments, and the measurement terminals are unbalanced with one side grounded. It is not originally suitable for measuring characteristic parameters such as impedance of a balanced device. Therefore, when measuring the impedance or the like of a balanced device using these measuring devices in the past, a balanced-unbalanced conversion circuit is inserted between the device to be measured and the measuring device, and a measuring terminal for connecting the device to be measured is used. Is kept in equilibrium.
【0003】図4は、平衡−不平衡変換回路としてトラ
ンス回路を用いた従来の平衡系インピーダンス測定装置
の構成図である。同図において、不平衡型測定器20の
不平衡系端子対21(両端子を21aおよび21bで示
す)は、トランス回路22の一次巻線の両端子に接続さ
れ、該トランス回路22の二次巻線(中点は接地されて
いる)の平衡系端子対23(両端子を23aおよび23
bで示す)は被測定デバイス10に接続されている。不
平衡型測定器20は、不平衡側端子21b側のラインが
接地され(大地電位に保たれ)、他方の端子21aに測
定用の信号が加えられるように構成されており、端子2
1aに加えた電圧および被測定デバイス10に流れる電
流を知ることで、該被測定デバイス10のインピーダン
スを測定することができる。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional balanced system impedance measuring device using a transformer circuit as a balanced-unbalanced conversion circuit. In the figure, an unbalanced terminal pair 21 (both terminals are indicated by 21a and 21b) of an unbalanced measuring device 20 is connected to both terminals of a primary winding of a transformer circuit 22, and a secondary A balanced system terminal pair 23 (both terminals 23a and 23
(indicated by b) is connected to the device under test 10. The unbalanced measuring device 20 is configured such that the line on the unbalanced side terminal 21b side is grounded (maintained at the ground potential), and a signal for measurement is applied to the other terminal 21a.
By knowing the voltage applied to 1a and the current flowing through the device under test 10, the impedance of the device under test 10 can be measured.
【0004】いま、同図に示すように、端子21a,2
1b間に+Vの電圧信号加えられたものとすると、この
電圧はトランス回路22の二次側巻線に誘導電圧を生じ
させる。トランス回路22の二次側巻線の中点は接地さ
れているので、トランス回路22の巻線比が1:1であ
れば、端子23a,23bには+V/2および−V/2
の平衡差動電圧が誘起される。これらの平衡差動電圧に
より被測定デバイス10に平衡系の電流が流れ、この電
流はトランス回路22を介して不平衡系の電流に変換さ
れる。この電流を不平衡型測定器20で測定することに
より、被測定デバイス10を流れる電流を知ることがで
き、したがって被測定デバイス10の不平衡系でのイン
ピーダンスを求めることができる。Now, as shown in FIG.
Assuming that a voltage signal of + V is applied during 1b, this voltage causes an induced voltage in the secondary winding of the transformer circuit 22. Since the middle point of the secondary winding of the transformer circuit 22 is grounded, if the turn ratio of the transformer circuit 22 is 1: 1, the terminals 23a and 23b are connected to + V / 2 and -V / 2.
Is induced. A balanced current flows through the device under test 10 by these balanced differential voltages, and this current is converted into an unbalanced current via the transformer circuit 22. By measuring this current with the unbalanced measuring device 20, the current flowing through the device under test 10 can be known, and therefore, the impedance of the device under test 10 in the unbalanced system can be obtained.
【0005】上記の回路においては、平衡系端子対23
に接続された被測定デバイス10を流れる平衡電流はト
ランス回路22を介して不平衡側端子対21に伝送され
るため、不平衡型測定器20により測定されるインピー
ダンスは、被測定デバイス10のインピーダンスとトラ
ンス回路22の巻線インピーダンスとの和となる。この
ため、測定結果にはトランス回路22の巻線インピーダ
ンスによる誤差が含まれることになるので、測定周波数
帯域におけるトランス回路22のインピーダンス特性や
伝送特性などを、測定精度に大きな影響を与えない程度
に制限する必要がある。しかし、一般にトランス回路2
2では、インピーダンス特性,伝送特性等が安定した状
態で使用できる周波数帯域は限られているので、平衡−
不平衡変換用のトランス回路22を用いた平衡系の測定
では、測定可能な周波数範囲が制限されてしまうという
問題がある。In the above circuit, the balanced system terminal pair 23
Is transmitted to the unbalanced terminal pair 21 via the transformer circuit 22, the impedance measured by the unbalanced measuring instrument 20 is the impedance of the device under test 10 And the winding impedance of the transformer circuit 22. For this reason, since the measurement result includes an error due to the winding impedance of the transformer circuit 22, the impedance characteristics and the transmission characteristics of the transformer circuit 22 in the measurement frequency band are reduced to such an extent that the measurement accuracy is not significantly affected. It needs to be restricted. However, generally, the transformer circuit 2
In the case of No. 2, the frequency band that can be used in a state where the impedance characteristics and the transmission characteristics are stable is limited.
The measurement of a balanced system using the transformer circuit 22 for unbalanced conversion has a problem that the measurable frequency range is limited.
【0006】また、トランス回路22の影響による誤差
が無視できないような高い精度が要求される場合や、ト
ランス回路22の巻線比が1:1でない場合は、トラン
ス回路22のインピーダンス特性や伝送特性などによる
影響を取り除く補正が必要となる。この誤差補正に使用
する補正係数は、平衡系端子対21に既知のインピーダ
ンスを持つ校正用標準器(たとえば、オープン(0
S)、ショート(0Ω)のもの)および基準負荷抵抗を
測定した結果から決定される。しかし、平衡系ではトレ
ーサビリティが確立し、精度が保証されている標準器は
現存しないので、不平衡標準器を使用した測定結果から
補正係数を求めるか、あるいは平衡系の標準器を新たに
作成しなければならない。不平衡標準器は不平衡状態に
おいて規定されたインピーダンスを持つように設計され
ているので、平衡系で使用した場合は精度が保証され
ず、インピーダンス測定値も不正確なものとなる。この
ため、平衡系の補正係数の導出に不平衡標準器を使用し
た場合、十分な補正を行うことができない。In the case where high accuracy is required so that the error due to the influence of the transformer circuit 22 cannot be ignored, or when the winding ratio of the transformer circuit 22 is not 1: 1, the impedance characteristic and the transmission characteristic of the transformer circuit 22 are Correction is needed to remove the effects of such factors. The correction coefficient used for this error correction is a calibration standard device (for example, open (0
S), short (0 Ω)) and reference load resistance. However, in a balanced system, traceability has been established, and there is no standard device whose accuracy is guaranteed.Therefore, a correction coefficient is obtained from the measurement results using an unbalanced standard device, or a new balanced system standard is created. There must be. Since an unbalanced standard is designed to have a specified impedance in an unbalanced state, accuracy is not guaranteed when used in a balanced system, and the impedance measurement value is also inaccurate. Therefore, when an unbalanced standard device is used to derive a correction coefficient for a balanced system, sufficient correction cannot be performed.
【0007】一方、平衡系の標準器を作成した場合、余
分なコストがかさむ上に、平衡系での標準器の値付や精
度のトレーサビリティの保証が困難であり、さらに、測
定周波数に応じた多数種の平衡−不平衡変換用のトラン
ス回路22を用意しなけらばならないと言った問題もあ
る。On the other hand, when a balanced standard device is prepared, extra cost is added, and it is difficult to guarantee the valuation of the standard device and the traceability of accuracy in the balanced system. There is also a problem that many types of transformer circuits 22 for balanced-unbalanced conversion must be prepared.
【0008】[0008]
【発明の目的】本発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、不平衡型特性パラメータ測定装
置を用いて測定した不平衡状態での被測定デバイスの特
性パラメータから、平衡系でのインピーダンス等の特性
パラメータを求めることができる平衡系特性パラメータ
測定装置および測定方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. The present invention is based on the characteristic parameters of a device under measurement in an unbalanced state measured using an unbalanced characteristic parameter measuring apparatus. It is an object of the present invention to provide an equilibrium system characteristic parameter measuring device and a measuring method capable of obtaining characteristic parameters such as impedance in a system.
【0009】[0009]
【発明の概要】本発明の平衡系特性パラメータ測定装置
は、不平衡型測定装置と、前記不平衡型測定装置の2つ
のポートのそれぞれに接続される方向性ブリッジと、前
記不平衡型測定装置を前記方向性ブリッジを介して4端
子を持つ被測定デバイスの2端子に接続するための接続
手段と、前記被測定デバイスの端子のうち前記方向性ブ
リッジが接続されていない端子を所定のインピーダンス
で終端するための終端手段と、前記不平衡型測定装置に
より測定した被測定デバイスの不平衡系での特性パラメ
ータから、所望の平衡系での特性パラメータを導出する
ための特性パラメータ導出手段と、を備えたことを特徴
とする。また、本発明の平衡系特性パラメータ測定装置
は、前記不平衡型測定装置が、前記方向性ブリッジを介
して接続した被測定デバイスの不平衡系でのSパラメー
タを測定し、前記特性パラメータ導出手段が、前記不平
衡型測定装置により測定した前記不平衡系でのSパラメ
ータを、不平衡系でのZまたはYパラメータに変換した
後に対角化することにより、前記被測定デバイスの平衡
系でのZ又はYパラメーを求める、ことをも特徴とす
る。さらに、本発明の平衡系特性パラメータ測定装置
は、前記デバイスが、ツイストペアケーブルを介して、
前記2つの方向性ブリッジに接続されることを特徴とす
る。本発明の平衡系特性パラメータ測定方法は、不平衡
型測定装置の2つのポートにそれぞれ接続した抵抗分圧
器型方向性ブリッジを、フル2ポート校正して2ポート
不平衡型Sパラメータテストセットを導出しておき、上
記抵抗分圧器型方向性ブリッジを介して上記ポートが接
続される被測定デバイスの接続端子を、順次切り換えて
該被測定デバイスの不平衡系でのSパラメータを測定
し、ついで、前記Sパラメータを不平衡系でZまたはY
パラメータに変換した後に対角化して、前記被測定デバ
イスの平衡系でのZ、Yパラメータを求める、ことを特
徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION A balanced system characteristic parameter measuring device according to the present invention comprises an unbalanced measuring device, a directional bridge connected to each of two ports of the unbalanced measuring device, and the unbalanced measuring device. Connecting means to the two terminals of the device under test having four terminals via the directional bridge, and connecting the terminals of the device under test to which the directional bridge is not connected with a predetermined impedance. Terminating means for terminating, and characteristic parameter deriving means for deriving a characteristic parameter in a desired balanced system from a characteristic parameter in an unbalanced system of the device under test measured by the unbalanced measuring apparatus, It is characterized by having. Further, in the balanced system characteristic parameter measuring device according to the present invention, the unbalanced measuring device measures an S parameter in an unbalanced system of a device under test connected via the directional bridge, and the characteristic parameter deriving means. By converting the S-parameters in the unbalanced system measured by the unbalanced measuring device into Z or Y parameters in the unbalanced system and then diagonalizing, the S-parameters in the balanced system of the device-under-test are converted. Request Z or Y Pas Ramee also characterized in that. Furthermore, the equilibrium system characteristic parameter measuring device of the present invention, the device, via a twisted pair cable,
Being connected to the two directional bridges .
You. The balanced system characteristic parameter measuring method according to the present invention derives a 2-port unbalanced S-parameter test set by performing full 2-port calibration of a resistive divider type directional bridge connected to each of two ports of an unbalanced measuring device. In advance, the connection terminals of the device under test to which the port is connected via the resistance-divider type directional bridge are sequentially switched to measure the S parameter in the unbalanced system of the device under test, The S parameter is set to Z or Y in an unbalanced system.
Diagonalizing after converting to the parameter, the Z in the equilibrium system of the measuring device to determine the Y parameters, characterized in that.
【0010】以下に、本発明の概要を述べる。本発明の
平衡系特性パラメータ測定装置は、ネットワークアナラ
イザやインピーダンスアナライザのような不平衡型測定
装置の2つのポートに方向性ブリッジがそれぞれ接続さ
れて構成される。例えば、ツイストペアケーブルや多導
体の平衡系素子が被測定デバイスとして、不平衡型測定
装置のポートに方向性ブリッジを介して接続(具体的に
は、ケーブル、クリップ、コネクタ等の接続手段を用い
て接続)される。不平衡型測定装置により、方向性ブリ
ッジのSパラメータを予め求め、該パラメータにより測
定装置をフル2ポート校正して、2ポート不平衡型Sパ
ラメータテストセットを導出しておく。そして、前記方
向性ブリッジを介して、被測定デバイスに測定信号を出
力するとともに、被測定デバイスからの応答信号を入力
する。そして、特性パラメータ導出手段が、これらの信
号から被測定デバイスのSパラメータを測定する。ま
た、終端手段は、前記被測定デバイスの端子のうち前記
方向性ブリッジが接続されていない端子があるときは、
当該端子を所定のインピーダンスで終端する。 The outline of the present invention will be described below. Of the present invention
The equilibrium system characteristic parameter measurement device is a network analyzer.
Unbalanced measurements, such as an analyzer or impedance analyzer
A directional bridge is connected to each of the two ports of the device.
It is composed. For example, twisted pair cable or multi-conductor
Unbalanced type measurement as a device to be measured
Connected to a device port via a directional bridge (specifically
Uses connection means such as cables, clips, connectors, etc.
Connected). The S-parameter of the directional bridge is obtained in advance by the unbalanced measuring device, and the measuring device is fully 2-port calibrated based on the parameter to derive a 2-port unbalanced S-parameter test set. Then, a measurement signal is output to the device under test via the directional bridge, and a response signal from the device under test is input.
I do. Then, the characteristic parameter deriving means measures the S parameter of the device under test from these signals. Ma
Further, the terminating means includes the terminal among the terminals of the device under test.
If there is a terminal to which no directional bridge is connected,
The terminal is terminated with a predetermined impedance.
【0011】なお、この被測定デバイスが、多導体系で
ある場合には、Sパラメータの測定に際しては、マルチ
ポート校正することで誤差補正を行う。この後、不平衡
型測定装置により、Sパラメータによる行列を平衡系Z
またはYパラメータ等の平衡系特性パラメータの行列に
変換し、平衡系での被測定デバイスの特性パラメータを
求める。通常この変換は、SパラメータをZまたはYパ
ラメータに変換した後に、対角化して平衡系ZまたはY
パラメータを求めることにより行われる。When the device to be measured is a multiconductor system, the error correction is performed by multiport calibration when measuring the S parameter. Thereafter, the matrix based on the S parameter is converted into the balanced system Z by the unbalanced measuring device.
Alternatively, it is converted into a matrix of balanced characteristic parameters such as Y parameters, and the characteristic parameters of the device under test in the balanced system are obtained. Normally, this conversion is performed by converting the S parameter to a Z or Y parameter, and then diagonalizing to convert the balanced system to a Z or Y parameter.
This is performed by obtaining parameters.
【0012】不平衡型測定装置として、高周波広帯域に
おいて用いられる汎用測定装置であるネットワークアナ
ライザやインピーダンスアナライザが好適に用いられ
る。これらのアナライザを用いることで、平衡−不平衡
トランスを用いた従来の測定装置と比較して、広帯域
(数Hz〜数十GHz)の特性パラメータ(インピーダ
ンス等)を求めることができる。また、上記アナライザ
は、標準器を用いてトレーサビリティを保証することが
容易であるため、信頼度の極めて高い測定結果を得るこ
とが可能となる。As the unbalanced measuring device, a network analyzer or an impedance analyzer, which is a general-purpose measuring device used in a high frequency band, is preferably used. By using these analyzers, characteristic parameters (impedance, etc.) over a wide band (several Hz to several tens of GHz) can be obtained as compared with a conventional measurement device using a balanced-unbalanced transformer. Further, since the analyzer can easily guarantee traceability using a standard device, it is possible to obtain a highly reliable measurement result.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示している。本
実施例では、不平衡型測定装置として、ネットワークア
ナライザが用いられている。同図において、ネットワー
クアナライザ1の端子対2(端子2a,2bで示す)に
被測定デバイス10の二端子が接続手段を介して接続さ
れている。また、アナライザ1内の信号源(同図では電
圧源3,4)により、端子対2の各信号端子に電圧+V
/2および−V/2を加え、各端子2a,2bを流れる
電流を測定して不平衡系でのSパラメータを求め、該S
パラメータから被測定デバイス10の平衡系でのインピ
ーダンスを求めている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a network analyzer is used as an unbalanced measuring device. In FIG. 1, two terminals of a device under test 10 are connected to a terminal pair 2 (indicated by terminals 2a and 2b) of a network analyzer 1 via connection means . In addition, a signal source (voltage sources 3 and 4 in the figure) in the analyzer 1 applies a voltage + V to each signal terminal of the terminal pair 2.
/ 2 and -V / 2, and the current flowing through each terminal 2a, 2b is measured to find the S parameter in the unbalanced system.
The impedance of the device under test 10 in the balanced system is determined from the parameters.
【0014】以下、ネットワークアナライザ1による特
性パラメータの不平衡系から平衡系への変換原理を図2
を参照しながら説明する。まず、電圧源3,4により、
電圧V1およびV2を端子2a,2bを介して被測定デ
バイス10にそれぞれ加える。ここで、被測定デバイス
10は、平衡系デバイス(通常、平衡状態で使用される
デバイス)であり、2端子対を有しているものとする。
このとき端子2a,2b間の電圧のコモンモード成分お
よび差動成分をVu,Vbとし、電流のコモンモード成
分および差動成分をIuおよびIbとすると、これらの
間には以下の関係が成立する。FIG. 2 shows the principle of conversion of characteristic parameters from an unbalanced system to a balanced system by the network analyzer 1.
This will be described with reference to FIG. First, the voltage sources 3 and 4
Add each voltages V 1 and V 2 terminal 2a, through 2b to the device under test 10. Here, it is assumed that the device under test 10 is a balanced device (usually a device used in a balanced state) and has two terminal pairs.
At this time, assuming that the common mode component and the differential component of the voltage between the terminals 2a and 2b are V u and V b, and the common mode component and the differential component of the current are I u and I b , The relationship is established.
【0015】[0015]
【数1】 (Equation 1)
【0016】ここで、V1,V2とI1,I2との関係
を、二端子対回路をインピーダンス行列〔Z〕,アドミ
タンス行列〔Y〕を用いて表すと、以下のようになる。Here, the relationship between V 1 , V 2 and I 1 , I 2 is as follows when a two-port pair circuit is represented using an impedance matrix [Z] and an admittance matrix [Y].
【0017】[0017]
【数2】 (Equation 2)
【0018】(数1)および(数2)を用いてVb,I
bおよびVu,Iuの関係を求めると、次の(数3)お
よび(数4)が得られる。By using (Equation 1) and (Equation 2), V b , I
When the relation between b and V u , I u is obtained, the following (Equation 3) and (Equation 4) are obtained.
【0019】[0019]
【数3】 (Equation 3)
【0020】[0020]
【数4】 (Equation 4)
【0021】被測定デバイス10の平衡電流駆動状態で
のインピーダンスZ〔i-balance〕はIu=0でのVb
とIbとの比であるので、(数3)の行列の第1行第1
列の要素により次のように与えられる。The impedance Z [i-balance] of the device under test 10 in a balanced current driving state is V b at I u = 0.
Since the ratio between the I b, the first row of the matrix of equation (3) 1
Given by the elements of the sequence:
【0022】[0022]
【数5】Z〔i-balance〕=z11−z12−z21+z22 [Equation 5] Z [i-balance] = z 11 −z 12 −z 21 + z 22
【0023】一方、平衡電圧駆動状態のアドミタンスは
Vu=0でのVbとIbとの比なので、(数4)より次
式で与えられる。On the other hand, the admittance of the balanced voltage drive state so the ratio between V b and I b in V u = 0, is given by the following equation (Equation 4).
【0024】[0024]
【数6】 Z〔v-balance〕={(y11−y12−y21+y22)/4}−1 Z [v-balance] = {(y 11 −y 12 −y 21 + y 22 ) / 4} −1
【0025】すなわち、被測定デバイス10が平衡系の
ものである場合に、被測定デバイスを二端子対回路と見
た場合のインピーダンス行列,アドミタンス行列がわか
っていれば、平衡電圧駆動状態および平衡電流駆動状態
でのインピーダンスを求めることができる。ここで、二
端子対回路のインピーダンス行列〔Z〕およびアドミタ
ンス行列〔Y〕はその回路のSパラメータ行列が得られ
ていれば、変換計算により求めることができる。二端子
対被測定デバイスのSパラメータ行列は、ネットワーク
アナライザ1とSパラメータテストセットにより測定す
ることが可能である。上記ネットワークアナライザ1に
上記の式による変換計算機能および結果の表示機能を備
え付けることで、平衡系の特性パラメータを容易に知る
ことができる。That is, when the device under test 10 is of a balanced type, if the impedance matrix and the admittance matrix when the device under test is viewed as a two-port circuit are known, the balanced voltage drive state and the balanced current The impedance in the driving state can be obtained. Here, the impedance matrix [Z] and the admittance matrix [Y] of the two-port pair circuit can be obtained by conversion calculation if the S parameter matrix of the circuit is obtained. The S-parameter matrix of the two-terminal pair device under test can be measured by the network analyzer 1 and the S-parameter test set. By equipping the network analyzer 1 with the conversion calculation function based on the above formula and the result display function, the characteristic parameters of the equilibrium system can be easily known.
【0026】なお、上記被測定デバイス10は、平衡系
のデバイスであれば誘導性,容量性のいずれであっても
よい。また、図1では信号源として電圧源3,4を用い
たが、電流源を用いることができることは勿論である。
以下、本発明によりツイストペアケーブルのインピーダ
ンスを求める場合の実施例を図3(A)および(B)を
参照しながら説明する。同図(A)において、ネットワ
ークアナライザ1の2つのポート5a,5bには、抵抗
分圧器型の方向性ブリッジ6a,6bがそれぞれ接続さ
れている。ここでは、これらブリッジ6a,6bはフル
2ポート校正により50Ω系に校正してあるものとす
る。The device under test 10 may be inductive or capacitive as long as it is a balanced device. Although the voltage sources 3 and 4 are used as signal sources in FIG. 1, it goes without saying that a current source can be used.
Hereinafter, an embodiment in which the impedance of a twisted pair cable is obtained according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). In FIG. 1A, resistance divider-type directional bridges 6a and 6b are connected to two ports 5a and 5b of the network analyzer 1, respectively. Here, it is assumed that these bridges 6a and 6b have been calibrated to a 50Ω system by full two-port calibration.
【0027】ここで、被測定デバイス(この場合には、
ツイストペアケーブル7)のSパラメータを求めるため
に、ツイストペアケーブル7の4つの端子8a,8b,
8cおよび8dについて、6種類の接続でS行列測定を
行う。これら測定においては、ツイストペアケーブル7
の被測定端子でない端子は終端手段(終端抵抗z0(こ
の場合には50Ω))で接地しておく。なお、図3
(A)では、ツイストペアケーブル7の外被の両端も終
端抵抗z0で接地してある。Here, the device to be measured (in this case,
In order to obtain the S parameter of the twisted pair cable 7), the four terminals 8a, 8b,
For 8c and 8d, S matrix measurement is performed with six types of connections. In these measurements, twisted pair cable 7
The Not to be measured terminal pin should be grounded at terminator (termination resistors z 0 (50 [Omega in this case)). Note that FIG.
In (A), the jacket at both ends of the twisted-pair cable 7 also are grounded at terminal resistor z 0.
【0028】なお、詳述はしないが、Sパラメータの行
列の各要素のうち対角要素は各々3回重複して測定され
るが、重複したデータの何れを用いるかは誤差の含まれ
方を検討して決定する。このため、ランダム誤差が予想
されるのであれば、測定値を平均することで誤差を低減
できることは勿論である。芯線でつながれたポートが被
測定ポートをなるような測定では、被測定ポートでない
ポートを終端する負荷抵抗と芯線インピーダンスとを反
射測定することになり、負荷抵抗の反射係数誤差により
測定誤差が拡大する。このため、芯線でつながれた端子
同士(8aと8c、8bと8d)の間で行われた測定
(図3(A)の接続態様参照)におけるデータにより、
上記対角要素を決定することが好ましい。Although not described in detail, the diagonal elements among the elements of the S-parameter matrix are measured three times each, and which of the duplicated data is used depends on how the error is included. Consider and decide. For this reason, if a random error is expected, it is a matter of course that the error can be reduced by averaging the measured values. In a measurement in which the port connected by the core wire forms the port to be measured, the load resistance and the core impedance that terminate a port that is not the port to be measured are reflected and measured, and the measurement error increases due to the reflection coefficient error of the load resistance. . Therefore, according to the data in the measurement (see the connection mode of FIG. 3A) performed between the terminals (8a and 8c, 8b and 8d) connected by the core wire,
Preferably, the diagonal elements are determined.
【0029】上記のようにして、測定した不平衡系での
Sパラメータ行列を(数5)あるいは(数6)に基づ
き、特性パラメータ導出手段によりZまたはYパラメー
タに変換すれば、平衡系でのインピーダンス等を容易に
求めることができる。図3(B)は、上記測定における
特性インピーダンスの周波数特性を示す図である。同図
では、実測値と共に、計算値を併記した。同図(B)か
らわかるように、100kHz〜100MHzまでの周
波数域では、実測値は理論式によるケーブルパラメータ
の計算値とほぼ同様の特性を示していることがわかる。
なお、100kHz未満の周波数域や、100MHzよ
り大きい周波数域については、実測値と計算値とが異な
ってくるが、この場合には、終端インピーダンスや接続
方法を適宜変更したり、芯線の引き出し等による誤差分
を補正することも可能である。As described above, if the measured S parameter matrix in the unbalanced system is converted into Z or Y parameters by the characteristic parameter deriving means based on (Equation 5) or (Equation 6), The impedance and the like can be easily obtained. FIG. 3B is a diagram showing the frequency characteristic of the characteristic impedance in the above measurement. In the figure, the calculated values are shown together with the actually measured values. As can be seen from FIG. 7B, in the frequency range from 100 kHz to 100 MHz, the measured values show almost the same characteristics as the calculated values of the cable parameters based on the theoretical formula.
Note that in a frequency range of less than 100 kHz or a frequency range of more than 100 MHz, the measured value and the calculated value are different. In this case, the terminal impedance or the connection method is appropriately changed, or the core wire is pulled out. It is also possible to correct the error.
【0030】また、図3(A),(B)では、ツイスト
ペアケーブルについて説明したが、多導体の場合にも拡
張が可能であり、例えば四線式の伝送線路の場合の実回
線,重回線,地回線等の測定にも適用することができ
る。In FIGS. 3A and 3B, the twisted pair cable has been described. However, the present invention can be extended to a multi-conductor case, such as a real line or a heavy line in the case of a four-wire transmission line. It can also be applied to measurement of ground lines.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、被測定デバイスを2端子対回路と見た場合の
不平衡状態でのSパラメータの測定結果から、被測定デ
バイスの特性パラメータ(平衡インピーダンス等)を求
めることができる。また、平衡系の測定で必要とされて
いた平衡−不平衡変換回路が不要となるので、従来のよ
うに周波数に応じて多種類の平衡−不平衡トランスを用
意する必要がなくなった。しかも、既存の不平衡系での
標準器によって測定器を校正できるので、信頼性の高い
精度保証が可能となった。さらに、定電流型で定義する
か定電圧型で定義するかにより、平衡インピーダンスの
測定方法を変更する必要があるが、本発明では計算によ
り平衡インピーダンスを求めているので、内蔵ソフトウ
ェアの変更によりどのような定義にも対応した測定装置
をも迅速かつ容易に提供できる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the characteristics of the device under test are obtained from the measurement results of the S parameters in the unbalanced state when the device under test is viewed as a two-port circuit. Parameters (e.g., balanced impedance) can be determined. In addition, since a balanced-unbalanced conversion circuit, which is required for the measurement of a balanced system, is not required, it is not necessary to prepare various types of balanced-unbalanced transformers according to the frequency as in the related art. In addition, since the measuring instrument can be calibrated with the existing unbalanced standard device, highly reliable accuracy can be guaranteed. In addition, it is necessary to change the method of measuring the balanced impedance depending on whether it is defined as the constant current type or the constant voltage type.In the present invention, however, since the balanced impedance is obtained by calculation, the It is possible to quickly and easily provide a measuring device that also supports such a definition.
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】本発明における不平衡系から平衡系への特性パ
ラメータの変換原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a principle of converting characteristic parameters from an unbalanced system to a balanced system in the present invention.
【図3】本発明をツイストペアケーブルに適用した実施
例を示す説明図であり、(A)は回路構成図、(B)は
特性インピーダンスの実測値と計算値とを示すグラフで
ある。3A and 3B are explanatory diagrams showing an embodiment in which the present invention is applied to a twisted pair cable, wherein FIG. 3A is a circuit configuration diagram, and FIG. 3B is a graph showing measured and calculated values of characteristic impedance.
【図4】従来の測定装置を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a conventional measuring device.
1 不平衡型測定装置 3,4 電圧信号源 5a,5b 不平衡型測定装置のポート 6 方向性ブリッジ 7 ツイストペアケーブル 8a〜8d ツイストペアケーブルの端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unbalanced measuring device 3, 4 Voltage signal source 5a, 5b Unbalanced measuring device port 6 Directional bridge 7 Twisted pair cable 8a-8d Twisted pair cable terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 27/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 27/28
Claims (5)
される方向性ブリッジと、 前記不平衡型測定装置を前記方向性ブリッジを介して被
測定デバイスに接続するための接続手段と、 前記被測定デバイスの端子のうち前記方向性ブリッジが
接続されていない端子があるときは、当該端子を所定の
インピーダンスで終端するための終端手段と、 前記不平衡型測定装置により測定した被測定デバイスの
不平衡系での特性パラメータから、該被測定デバイスの
平衡系でのZパラメータあるいはYパラメータを所定の
変換により導出するための特性パラメータ導出手段と、 を備え前記不平衡系での特性パラメータがSパラメー
タ、ZパラメータあるいはYパラメータのいずれかであ
る平衡系特性パラメータ測定装置。An unbalanced measuring device; a directional bridge connected to each of two ports of the unbalanced measuring device; and a device under test connected to the unbalanced measuring device via the directional bridge. Connecting means for connecting to the device to be measured, when there is a terminal to which the directional bridge is not connected, and terminating means for terminating the terminal with a predetermined impedance, Characteristic parameter deriving means for deriving a Z parameter or a Y parameter in a balanced system of the measured device by a predetermined conversion from a characteristic parameter of the device to be measured in the unbalanced system measured by the mold measuring apparatus. characteristic parameter S parameters in the unbalanced system, der either Z parameter or Y parameter
That equilibrium systems characteristic parameter measurement device.
ラメータであることを特徴とする請求項1に記載の平衡
系特性パラメータ測定装置。2. The balanced system characteristic parameter measuring device according to claim 1, wherein the characteristic parameter in the unbalanced system is an S parameter.
ブルを介して、前記2つの方向性ブリッジに接続される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の平衡系特性
パラメータ測定装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the device under test is connected to the two directional bridges via a twisted pair cable.
タが求められた抵抗分圧器型方向性ブリッジであること
を特徴とする請求項1〜3に記載の平衡系特性パラメー
タ測定装置。4. The equilibrium system characteristic parameter measuring device according to claim 1, wherein said directional bridge is a resistance voltage divider type directional bridge for which S parameters have been determined in advance.
ぞれ接続した抵抗分圧器型方向性ブリッジを、フル2ポ
ート校正して2ポート不平衡型Sパラメータテストセッ
トを導出しておき、 上記抵抗分圧器型方向性ブリッジを介して上記ポートが
接続される被測定デバイスの接続端子を、順次切り換え
て該被測定デバイスの不平衡系でのSパラメータを測定
し、 ついで、前記Sパラメータから所定の変換により、前記
被測定デバイスの平衡系でのZパラメータまたはYパラ
メータを求める、 ことを特徴とする平衡系特性パラメータ測定方法。5. A two-port unbalanced S-parameter test set is derived by performing full two-port calibration of a resistive voltage divider type directional bridge connected to each of two ports of an unbalanced measuring device. The connection terminals of the device under test to which the above port is connected via the voltage divider type directional bridge are sequentially switched to measure the S parameter in the unbalanced system of the device under test. Calculating a Z parameter or a Y parameter in the balanced system of the device under test by conversion.
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