JP3877252B2 - 周波数特性測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数特性測定装置、特にフィルタや発振子等の電子部品の周波数特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フィルタや発振子等の周波数特性を測定する場合に使用される測定装置として、所定の周波数ステップ毎（デジタル的）に測定するものや、連続的（アナログ的）に測定するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の周波数ステップ毎に測定する従来の測定装置の場合、測定の周波数ステップを等間隔でしか設定できなかった。従って、フィルタ等の周波数特性を高い精度で測定するために周波数ステップの間隔を狭くすると、それに比例して測定時間が長くなるという問題があった。また、連続的に測定する測定装置の場合も、周波数特性を高い精度で測定しようとすると、測定周波数の掃引速度を遅くしなければならず、測定時間が長くかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、測定時間を長くしないで測定精度を高めることができる周波数特性測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る周波数特性測定装置は、所定の周波数範囲の高周波信号を発生させる高周波発生器と、所定の電気的変量を測定する測定器と、高周波発生器から所定の周波数範囲の高周波信号を順次発生させて掃引させると共に、被測定物の所定の電気的変量を所定の周波数ステップ毎に測定器にて測定させるコントローラとを備え、高周波発生器からの高周波信号の最初の掃引サイクルでは、所定の周波数ステップで測定器によって電気的変量を測定し、該測定結果により周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間を検出し、後続の掃引サイクルでは、直前の掃引サイクルで検出された前記周波数区間のみを周波数ステップを順次小さくしながら測定器によって電気的変量を複数サイクル測定するとともに、各掃引サイクルでの周波数ステップは一定であることを特徴とする。
【０００６】
以上の構成により、最初の掃引サイクルでは測定の周波数ステップを一定かつ比較的大きくして、少ない測定ポイントで周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間が検出される。次に、後続の掃引サイクルでは、前記最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみが、測定の周波数ステップを一定かつ小さくして高い精度で測定される。つまり、最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみが高精度で測定されるため、測定ポイントの増加が抑えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る周波数特性測定装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は周波数特性測定装置１を示すものである。測定装置１は、概略、高周波発生器２と、測定器３と、これら高周波発生器２及び測定器３を制御するコンピュータ５とで構成されている。具体的には、ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザ等である。
【０００９】
コンピュータ５は、予めメモリされているプログラムに従って、一連の測定及び処理を高速かつ合理的に行う。即ち、コンピュータ５からの制御信号によって、高周波発生器２は所定の周波数領域の高周波信号を掃引しながら、測定端子１２，１３に接続された被測定物６０に印加する。そして、所定の周波数毎に被測定物６０の電磁気的特性を測定器３にて測定する。得られた測定データはコンピュータ５に送られた後、コンピュータ５で処理される。
【００１０】
以上の構成からなる周波数特性測定装置１に、被測定物６０として圧電共振子をセットした場合を例にして説明する。圧電共振子６０は、図２に示すように、ケース本体５１内に一対の端子６１，６２に挟着された状態で収容される。圧電共振子６０は、圧電体基板６０ａと、この圧電体基板６０ａの表裏面に形成された振動電極６０ｂ，６０ｃとで構成されている。圧電体基板６０ａは、ＰＺＴ、水晶、ＺｎＯ等からなる。この圧電共振子６０は面振動モードにて振動するが、必ずしもこの振動モードに限定されるものではない。ケース本体５１は一面が開口した略箱形状をなし、一側面には端子溝５２を有している。端子６１，６２の外部接続部６１ａ，６２ａは、この端子溝５２から導出される。蓋５５はケース本体５１の上面開口部を閉止可能な平板状をなしている。なお、圧電共振子６０はケースに内蔵される前の状態で測定してもよい。
【００１１】
ここで、高周波発生器２からの高周波信号の１サイクルの掃引中に、任意の周波数区間で測定器３による測定の周波数ステップを異ならせて、圧電共振子６０の減衰特性を測定することができる測定装置１について説明する。
【００１２】
図３に圧電共振子６０の減衰特性を示す。周波数ｆ２〜ｆ３の領域は減衰量の変化が急激であり、周波数ｆ５〜ｆ６の領域は減衰量の変化が緩やかである。つまり、減衰特性上、最も重要な部分は周波数ｆ２〜ｆ３の領域であるので、この周波数ｆ２〜ｆ３の領域の測定の周波数ステップを小さくして測定ポイントを従来より増やす。例えば、圧電共振子６０をフィルタとして利用する場合には、周波数ｆ２〜ｆ３の領域は通過帯域と略一致し、測定の周波数ステップを通過帯域幅の１／１０以下とする。一方、周波数ｆ５〜ｆ６の領域はスプリアス発生領域なので、波形は緩やかとなる。そして、精度も低くてよいため、測定の周波数ステップを大きくして測定ポイントを従来より減らす。例えば、測定の周波数ステップを、ピークスプリアスの帯域幅の１／２程度とする。
【００１３】
周波数ｆ１〜ｆ２及びｆ３〜ｆ４のそれぞれの領域は減衰量の変化が略一定しており、補間法等の関数近似の方法を利用してコンピュータ５内で理論的に算出することにより略正確な特性を推定することができるので、測定の周波数ステップを、周波数ｆ２〜ｆ３の領域の場合より大きくかつ周波数ｆ５〜ｆ６の領域の場合より小さく設定する。また、周波数ｆ４〜ｆ５の領域は測定する必要がないので、飛び越す。
【００１４】
以上のように、減衰特性を全て同じ周波数ステップで測定するのではなく、必要に応じて周波数ステップを変えることにより、トータルの測定スピードをアップさせることができる。しかも、減衰特性上、最も重要な部分は周波数ステップを小さくして精度を従来より高くしているので、測定精度を高めながら、測定時間を長くしないようにできる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態である、高周波発生器２からの高周波信号の掃引サイクル毎に測定器３による測定の周波数ステップを異ならせて、圧電共振子６０のインピーダンス特性を複数サイクル測定することができる測定装置１について説明する。
【００１６】
図４に圧電共振子６０のインピーダンス特性を示す。図４においてｆｒ及びｆａはそれぞれ圧電共振子６０の共振周波数及び反共振周波数である。最初の掃引サイクルでは、この共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａを含む周波数領域を、測定の周波数ステップを一定かつ比較的大きくし、少ない測定ポイントｆ１，ｆ２，…ｆ１０で測定する。この最初の測定サイクルで、インピーダンス特性上、最も重要な周波数区間、つまりインピーダンスの最小値を含む周波数ｆ３〜ｆ５の領域、並びに、インピーダンスの最大値を含む周波数ｆ６〜ｆ８の領域がコンピュータ５内で検出される。
【００１７】
次に、後続の掃引サイクルでは、図５に示すように、周波数ｆ３〜ｆ５の領域及び周波数ｆ６〜ｆ８の領域のみを、測定の周波数ステップを小さくして測定ポイントを増やし、高精度でインピーダンス特性を測定する。一般的には、後続の掃引サイクルにおける測定の周波数ステップを、前の掃引サイクルの場合の１／２以下に設定する。以下、必要に応じて測定の周波数ステップを小さくしながら、掃引サイクルを繰り返す。こうして、必要な周波数区間のみインピーダンス特性を精度良く測定するので、測定ポイントの増加を抑えることができる。従って、測定精度を高めながら、測定時間を長くしないようにできる。
【００１８】
次に、高周波発生器２からの高周波信号の１サイクルの掃引中に、測定器３によってインピーダンス特性と位相特性を測定することができる測定装置１について説明する。
【００１９】
図６にインピーダンス特性（実線２１参照）及び位相特性（実線２２参照）を示す。１回の掃引サイクルで、周波数ｆ１からｆ２の領域でインピーダンス特性を測定し、周波数ｆ３からｆ４の領域で位相特性を測定する。こうして、１サイクルの掃引中にインピーダンス特性と位相特性を効率良く測定することができるので、測定時間を長くしないで測定精度を高めることができる。
【００２０】
なお、本発明に係る周波数特性測定装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。前記実施形態は圧電共振子を例にして説明しているが、必ずしもこれに限るものではなく、インダクタ素子、コンデンサ素子等任意である。また、電気的変量としては、リアクタンス、抵抗、インダクタンス、容量、インピーダンス、位相またはそれらから派生する電気的特性等も含まれる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、高周波発生器からの高周波信号の掃引サイクル毎に測定器による測定の周波数ステップを異ならせて、測定器によって所定の電気的変量を複数サイクル測定することにより、最初の掃引サイクルでは測定の周波数ステップを比較的大きくして、少ない測定ポイントで周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間を検出し、次に、後続の掃引サイクルでは、前記最小値を含む周波 数区間及び最大値を含む周波数区間のみを、測定の周波数ステップを一定かつ小さくして高い精度で測定する。こうして、電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみを高精度で測定し、測定ポイントの増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る周波数特性測定装置の一例を示す概略構成図。
【図２】 圧電共振子の構成例を示す分解斜視図。
【図３】 図１に示した周波数特性測定装置の一例を説明するための減衰特性を示すグラフ。
【図４】 図１に示した周波数特性測定装置の本発明に係る実施形態を説明するためのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図５】 図４に続く測定手順を説明するためのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図６】 図１に示した周波数特性測定装置の他の例を説明するためのインピーダンス特性及び位相特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…周波数特性測定装置
２…高周波発生器
３…測定器
５…コンピュータ（コントローラ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数特性測定装置、特にフィルタや発振子等の電子部品の周波数特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フィルタや発振子等の周波数特性を測定する場合に使用される測定装置として、所定の周波数ステップ毎（デジタル的）に測定するものや、連続的（アナログ的）に測定するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の周波数ステップ毎に測定する従来の測定装置の場合、測定の周波数ステップを等間隔でしか設定できなかった。従って、フィルタ等の周波数特性を高い精度で測定するために周波数ステップの間隔を狭くすると、それに比例して測定時間が長くなるという問題があった。また、連続的に測定する測定装置の場合も、周波数特性を高い精度で測定しようとすると、測定周波数の掃引速度を遅くしなければならず、測定時間が長くかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、測定時間を長くしないで測定精度を高めることができる周波数特性測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る周波数特性測定装置は、所定の周波数範囲の高周波信号を発生させる高周波発生器と、所定の電気的変量を測定する測定器と、高周波発生器から所定の周波数範囲の高周波信号を順次発生させて掃引させると共に、被測定物の所定の電気的変量を所定の周波数ステップ毎に測定器にて測定させるコントローラとを備え、高周波発生器からの高周波信号の最初の掃引サイクルでは、所定の周波数ステップで測定器によって電気的変量を測定し、該測定結果により周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間を検出し、後続の掃引サイクルでは、直前の掃引サイクルで検出された前記周波数区間のみを周波数ステップを順次小さくしながら測定器によって電気的変量を複数サイクル測定するとともに、各掃引サイクルでの周波数ステップは一定であることを特徴とする。
【０００６】
以上の構成により、最初の掃引サイクルでは測定の周波数ステップを一定かつ比較的大きくして、少ない測定ポイントで周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間が検出される。次に、後続の掃引サイクルでは、前記最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみが、測定の周波数ステップを一定かつ小さくして高い精度で測定される。つまり、最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみが高精度で測定されるため、測定ポイントの増加が抑えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る周波数特性測定装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は周波数特性測定装置１を示すものである。測定装置１は、概略、高周波発生器２と、測定器３と、これら高周波発生器２及び測定器３を制御するコンピュータ５とで構成されている。具体的には、ネットワークアナライザやインピーダンスアナライザ等である。
【０００９】
コンピュータ５は、予めメモリされているプログラムに従って、一連の測定及び処理を高速かつ合理的に行う。即ち、コンピュータ５からの制御信号によって、高周波発生器２は所定の周波数領域の高周波信号を掃引しながら、測定端子１２，１３に接続された被測定物６０に印加する。そして、所定の周波数毎に被測定物６０の電磁気的特性を測定器３にて測定する。得られた測定データはコンピュータ５に送られた後、コンピュータ５で処理される。
【００１０】
以上の構成からなる周波数特性測定装置１に、被測定物６０として圧電共振子をセットした場合を例にして説明する。圧電共振子６０は、図２に示すように、ケース本体５１内に一対の端子６１，６２に挟着された状態で収容される。圧電共振子６０は、圧電体基板６０ａと、この圧電体基板６０ａの表裏面に形成された振動電極６０ｂ，６０ｃとで構成されている。圧電体基板６０ａは、ＰＺＴ、水晶、ＺｎＯ等からなる。この圧電共振子６０は面振動モードにて振動するが、必ずしもこの振動モードに限定されるものではない。ケース本体５１は一面が開口した略箱形状をなし、一側面には端子溝５２を有している。端子６１，６２の外部接続部６１ａ，６２ａは、この端子溝５２から導出される。蓋５５はケース本体５１の上面開口部を閉止可能な平板状をなしている。なお、圧電共振子６０はケースに内蔵される前の状態で測定してもよい。
【００１１】
ここで、高周波発生器２からの高周波信号の１サイクルの掃引中に、任意の周波数区間で測定器３による測定の周波数ステップを異ならせて、圧電共振子６０の減衰特性を測定することができる測定装置１について説明する。
【００１２】
図３に圧電共振子６０の減衰特性を示す。周波数ｆ２〜ｆ３の領域は減衰量の変化が急激であり、周波数ｆ５〜ｆ６の領域は減衰量の変化が緩やかである。つまり、減衰特性上、最も重要な部分は周波数ｆ２〜ｆ３の領域であるので、この周波数ｆ２〜ｆ３の領域の測定の周波数ステップを小さくして測定ポイントを従来より増やす。例えば、圧電共振子６０をフィルタとして利用する場合には、周波数ｆ２〜ｆ３の領域は通過帯域と略一致し、測定の周波数ステップを通過帯域幅の１／１０以下とする。一方、周波数ｆ５〜ｆ６の領域はスプリアス発生領域なので、波形は緩やかとなる。そして、精度も低くてよいため、測定の周波数ステップを大きくして測定ポイントを従来より減らす。例えば、測定の周波数ステップを、ピークスプリアスの帯域幅の１／２程度とする。
【００１３】
周波数ｆ１〜ｆ２及びｆ３〜ｆ４のそれぞれの領域は減衰量の変化が略一定しており、補間法等の関数近似の方法を利用してコンピュータ５内で理論的に算出することにより略正確な特性を推定することができるので、測定の周波数ステップを、周波数ｆ２〜ｆ３の領域の場合より大きくかつ周波数ｆ５〜ｆ６の領域の場合より小さく設定する。また、周波数ｆ４〜ｆ５の領域は測定する必要がないので、飛び越す。
【００１４】
以上のように、減衰特性を全て同じ周波数ステップで測定するのではなく、必要に応じて周波数ステップを変えることにより、トータルの測定スピードをアップさせることができる。しかも、減衰特性上、最も重要な部分は周波数ステップを小さくして精度を従来より高くしているので、測定精度を高めながら、測定時間を長くしないようにできる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態である、高周波発生器２からの高周波信号の掃引サイクル毎に測定器３による測定の周波数ステップを異ならせて、圧電共振子６０のインピーダンス特性を複数サイクル測定することができる測定装置１について説明する。
【００１６】
図４に圧電共振子６０のインピーダンス特性を示す。図４においてｆｒ及びｆａはそれぞれ圧電共振子６０の共振周波数及び反共振周波数である。最初の掃引サイクルでは、この共振周波数ｆｒ及び反共振周波数ｆａを含む周波数領域を、測定の周波数ステップを一定かつ比較的大きくし、少ない測定ポイントｆ１，ｆ２，…ｆ１０で測定する。この最初の測定サイクルで、インピーダンス特性上、最も重要な周波数区間、つまりインピーダンスの最小値を含む周波数ｆ３〜ｆ５の領域、並びに、インピーダンスの最大値を含む周波数ｆ６〜ｆ８の領域がコンピュータ５内で検出される。
【００１７】
次に、後続の掃引サイクルでは、図５に示すように、周波数ｆ３〜ｆ５の領域及び周波数ｆ６〜ｆ８の領域のみを、測定の周波数ステップを小さくして測定ポイントを増やし、高精度でインピーダンス特性を測定する。一般的には、後続の掃引サイクルにおける測定の周波数ステップを、前の掃引サイクルの場合の１／２以下に設定する。以下、必要に応じて測定の周波数ステップを小さくしながら、掃引サイクルを繰り返す。こうして、必要な周波数区間のみインピーダンス特性を精度良く測定するので、測定ポイントの増加を抑えることができる。従って、測定精度を高めながら、測定時間を長くしないようにできる。
【００１８】
次に、高周波発生器２からの高周波信号の１サイクルの掃引中に、測定器３によってインピーダンス特性と位相特性を測定することができる測定装置１について説明する。
【００１９】
図６にインピーダンス特性（実線２１参照）及び位相特性（実線２２参照）を示す。１回の掃引サイクルで、周波数ｆ１からｆ２の領域でインピーダンス特性を測定し、周波数ｆ３からｆ４の領域で位相特性を測定する。こうして、１サイクルの掃引中にインピーダンス特性と位相特性を効率良く測定することができるので、測定時間を長くしないで測定精度を高めることができる。
【００２０】
なお、本発明に係る周波数特性測定装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。前記実施形態は圧電共振子を例にして説明しているが、必ずしもこれに限るものではなく、インダクタ素子、コンデンサ素子等任意である。また、電気的変量としては、リアクタンス、抵抗、インダクタンス、容量、インピーダンス、位相またはそれらから派生する電気的特性等も含まれる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、高周波発生器からの高周波信号の掃引サイクル毎に測定器による測定の周波数ステップを異ならせて、測定器によって所定の電気的変量を複数サイクル測定することにより、最初の掃引サイクルでは測定の周波数ステップを比較的大きくして、少ない測定ポイントで周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間を検出し、次に、後続の掃引サイクルでは、前記最小値を含む周波 数区間及び最大値を含む周波数区間のみを、測定の周波数ステップを一定かつ小さくして高い精度で測定する。こうして、電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間のみを高精度で測定し、測定ポイントの増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る周波数特性測定装置の一例を示す概略構成図。
【図２】 圧電共振子の構成例を示す分解斜視図。
【図３】 図１に示した周波数特性測定装置の一例を説明するための減衰特性を示すグラフ。
【図４】 図１に示した周波数特性測定装置の本発明に係る実施形態を説明するためのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図５】 図４に続く測定手順を説明するためのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図６】 図１に示した周波数特性測定装置の他の例を説明するためのインピーダンス特性及び位相特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…周波数特性測定装置
２…高周波発生器
３…測定器
５…コンピュータ（コントローラ）
Claims (1)
- 所定の周波数範囲の高周波信号を発生させる高周波発生器と、
所定の電気的変量を測定する測定器と、
前記高周波発生器から所定の周波数範囲の高周波信号を順次発生させて掃引させると共に、被測定物の所定の電気的変量を所定の周波数ステップ毎に前記測定器にて測定させるコントローラとを備え、
前記高周波発生器からの高周波信号の最初の掃引サイクルでは、所定の周波数ステップで前記測定器によって電気的変量を測定し、該測定結果により周波数特性の電気的変量の最小値を含む周波数区間及び最大値を含む周波数区間を検出し、後続の掃引サイクルでは、直前の掃引サイクルで検出された前記周波数区間のみを周波数ステップを順次小さくしながら前記測定器によって電気的変量を複数サイクル測定するとともに、各掃引サイクルでの周波数ステップは一定であること、
を特徴とする周波数特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722198A JP3877252B2 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 周波数特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722198A JP3877252B2 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 周波数特性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352162A JPH11352162A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3877252B2 true JP3877252B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=15644880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15722198A Expired - Lifetime JP3877252B2 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 周波数特性測定装置 |
Country Status (1)
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-
1998
- 1998-06-05 JP JP15722198A patent/JP3877252B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH11352162A (ja) | 1999-12-24 |
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