JPH0335172A - ネットワークアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く本発明の産業上の利用分野〉 本発明は、被測定回路の周波数に対する振幅特性や位相
特性を測定するためのネットワークアナライザに間する
。

〈従来技術〉（第８〜９図） この種の装置は、被測定物の周波数に対する振幅特性や
位相特性等を迅速に測定するために、レベルが一定で測
定すべき周波数範囲を掃引する試験信号を発生する信号
発生部を有しており、この試＃＠号を被測定回路に入力
してその出力応答信号を受信検波し、各周波数における
、被測定回路の入出力間の振幅、位相差等をブラウン管
等に表示するように構成されている。

第８図は、従来のネットワークアナライザの振幅測定に
必要な構成を示すブロック図である。

このネットワークアナライザ２の試験信号発生部３は、
電圧制御発振器（以下ＶＣＯと記す）４からの信号（周
波数Ｆｖ）を、後述する受信部６の中間周波数と一致す
る周波数Ｆ】の信号によって周波数変換し、周波数１”
ｖ−Ｆｌ（あるいはＦｖ、＋Ｆｔ）の試験信号を被測定
回路１へ出力するように構成されている（５はミクサ）
。

試験信号に対する被３！ｌＩ定回路１からの出力応答信
号は、受信部６の減衰器（以下ＡＴＴと記す）７を経て
ミクサ９に入力され、ＶＣＯ４の出力信号によって中間
周波数「１に変換され、フィルタ１０で帯域制限され増
幅器１１で増幅される。

なお、８はＡＴＴ７の減衰量を手動設定する設定器であ
る。

したがって、この受信部６は、ＶＣＯ４の周波数１”ｖ
が掃引されて試験信号の周波数が変化してもその試Ｍ信
号の周波数に常に同調していることになる。

１２は受信部で受信増幅された信号の振幅レベルを検出
する検波回路、１３は、試験信号の周波数データとその
周波数毎の振幅レベルを受けて、ブラウン管表示装置（
以下、ＣＲＴと記す）１４に表示させる表示制御手段で
ある。

１５は、予め設定された試験信号の掃引中心周波数や、
掃引ステップ等に応じた掃引信号をＶＣＯ４に送出する
とともに、試験信号の周波数データを表示制御手段１３
へ送る掃引制御手段である。

このような構成を有する従来のネットワークアナライザ
によって、被測定回２８１として例えば帯域３１１過型
のフィルタを接続し、その通過帯域特性（選択特性）を
測定する場合、フィルタの通過周波数を含む掃引範囲と
掃引ステップ等を掃引制御手段１５に設定するとともに
、受信部６へ入力される出力応答信号のレベルがミクサ
９等の能力で決まる許容上限レベル以下となるように予
め設定器８よりＡＴＴ７の減衰量を設定した後、試験信
号の掃引（ＶＣＯ４の掃引）を開始させる。

掃引が開始されると、ＣＲＴ１４には第９図に示すよう
に、設定された周波数ステップ毎の検波レベルが表示さ
れ、このフィルタの通過帯域特性Ｓが表示されることに
なる。

なお、第９図でＮは、主に増幅器１１の入力雑音に依存
するフロアノイズのレベルであり、測定限界を示してい
る。

く解決すべき課題〉 しかしながら、水晶フィルタ等のような大きな遮断減衰
量をもち、その入力レベルが規定されているような被測
定回路を測定する場合、掃引中のＡＴＴ７は出力応答信
号の最大出力レベルと許容上限レベルとの差で決まる減
衰量（第９１：ｇのＡ）に固定されている。

このため、例えばフィルタの通過帯域の両端付近での非
常に小さなレベルの信号がＡＴＴ７の減衰をうけてフロ
アノイズ以下となり、測定できないという問題がある。

即ち、測定ダイナミックレンジがＡＴＴ７の減衰量によ
って大きな制限を受け、ダイナミックレンジの広い被測
定回路の本来の特性（第９図のＳ）を十分に知ることが
できないという問題があった。

このようなダイナミックレンジの広い測定では、レベル
の高い範囲と低い範囲で掃引周波数を分けて測定し、Ａ
ＴＴもそれぞれの範囲で設定を変えなければならない。

このため、被測定回路の追込み調整を行なう際には、何
度も掃引周波数とＡＴＴの設定を変えながら調整しなけ
ればならず非常に煩雑な作業になってしまう。

本発明は、この課題を解決するため、１回の掃引中にＡ
ＴＴを入力レベルによって自動切換しながらＳ／Ｎのよ
い状態で測定できるネットワークアナライザを提供する
ことを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するために本発明のネットワークアナラ
イザは、 周波数掃引の可能な試験信号を被測定回路に出力する試
験信号発生回路と、 試験信号発生回路に掃引信号を出力して試験信号を所定
の周波数範囲掃引させる掃引制御手段と、制御信号によ
り減衰量を可変させ、試験信号に対する被測定回路から
の出力応答信号を減衰させる減衰器と、 減衰器からの信号を、試験信号の周波数掃引変化に追従
して同調受信し、中間周波数に変換する周波数変換回路
と、 制御信号により利得を可変させ、周波数変換回路からの
出力信号を増幅する利得可変増幅器と、利得可変増幅器
からの信号を検波する検波回路と、 検波回路の出力を出力応答信号の周波数に対応づけて表
示する表示手段と、 出力応答信号のレベルが所定レベルより小さくなったと
き、制御信号を出力して減衰器の減衰量を所定量減少さ
せ、利得可変増幅器の利得を、減衰器の減衰量に応じて
変化させる切換制御手段とを備えている。

く作用〉 したがって、出力応答信号のレベルが所定レベルより小
さいときは減衰器の減衰量が所定量減少するため、レベ
ルの小さな信号は大きな減衰を受けずに受信検波される
ことになり、Ｓ／Ｎのよいダイナミックレンジの広い測
定が行なえる。

く本発明の実施例〉（第１〜４図） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、このネットワークアナライザ２２は、
前述（第８図）と同様の試験信号発生部３から被測定回
路１に対して周波数掃引された試験信号を入力し；その
出力応答信号を受信部２３で受信するように構成されて
いる。

２４は、減衰量設定データにより、入力される出力応答
信号を１０ｄＢステツプで任意（例えば０〜３０ｄＢ）
に減衰させるＡＴＴである。

２５はＶＣＯ４からの信号で入力信号を中間周波数Ｆｊ
に変換するミクサ、２６は中間周波フィルタである。

２７は、中間周波フィルタ２６からの信号を利得設定デ
ータにより、１０ｄＢステツプで所定の利得範囲（例え
ば３０ｄＢ〜６０ｄＢ＞増幅する利得可変増幅器である
。

このＡＴＴ２４の減衰量Ａと利得可変増幅器２７の（り
得Ｇ１は、それぞれ減衰量切換手段２８と利得切換手段
２９からのデータによって切換えられ、これら各切換手
段は、後述する検波回路３０からの第１の検波レベルデ
ータＤ１に基づき、第２図に示すような切換制御を行な
う。

即ち、第１の検波レベルデータＤ１が０′のとき、ＡＴ
Ｔ２４の減衰ｆｆ１Ａは最大（３０ｄＢ＞、利得可変増
幅Ｒ２７の利得Ｑｌは最小（３０ｄＢ＞となり、以下、
第１の検波レベルデータＤ１が“２０”増加する毎に、
減衰量Ａおよび利ＷＧ１がともＱｌｏｄＢずつ変化する
ように切換えられる（ＤｓがＯ〜４０の範囲では不変）
。

したがって、ＡＴＴ２４から利得可変増幅器２７までの
受信利得は、Ｇ１−Ａ−Ｌとなり、入力レベルが２０ｄ
Ｂ変化する毎に受信利得は変化する（ただし、しはミク
サ２５の変換損失および中間周波フィルタ２６の挿入損
失等の和である）。

検波回路３０は、オートレンジ切換機能を有する構成と
なっている。

３１は、利得可変増幅器２７とほぼ同様に構成された利
得可変増幅器であり、２０ｄＢステツプで任意（例えば
ＯｄＢ〜１００ｄＢ）に利得Ｇ２を変えることができる
。

３２はダイオード検波器、３３はダイオード検波器３２
の出力を対数圧、縮する対数変換器、３４は、対数変換
Ｒ３３の出力をディジタル値に変換し、第２の検波レベ
ルデータＤ２として出力するＡＤ変換器である。

３５は、第２の検波レベルデータＤ２を、予め設定され
ている上限レベル値Ｒｓ　　（２０ｄＢｍ）および下限
レベル値Ｒ２（ＯｄＢｍ＞と比較して、Ｄ２がＲ１より
大きいときは利得減信号を出力し、Ｄ２がＲ２以下のと
きは利得増信号を出力する比較手段である。

３６は、比較手段３５からの利得増信号、利得減信号を
受けて、利得可変増幅器３１の利得を２０ｄＢ単位で増
減させるレンジ切換手段であり、その制御データ（第１
の検波レベルデータＯｓ）は利得可変増幅器３１の利得
値Ｇ２と一致するようにＩＩ４威されている。

したがって、この検波回路３０は、入力レベルが２０ｄ
Ｂ増加（減少）する毎に利得可変増幅器３１の利得Ｇ２
が減少（増加）するように自動的にレンジの切換えを行
ない、検波ダイオード３２検波特性の直線性の良好な部
分（例えば０〜２０６３ｍ）を使用して、広い範囲の入
力レベルに対して直線性のよい検波を行なっている。

３７は、第１、第２の検波レベルデータＤ１、Ｄ２によ
り、受信部２３に入力される出力応答信号の振幅レベル
を演算する演算手段である。

この演算手段３７は、前述の受信部２３の受信利得（Ｇ
１−Ａ−Ｌ）を予め記憶しており、受信部２３に入力さ
れる出力応答信号のレベルを、この受信利得と０２　、
Ｄ】により算出する。

４０は、予め測定条件設定手段４１で設定された掃引中
心周波数データや掃引ステップデータΔｆに基づいて、
ＶＣＯ４に対する掃引信号を出力するとともに、試験信
号の周波数データを表示制御１１１３に送出する。

次に、このネットワークアナライザで測定回路１として
水晶フィルタの振幅特性を測定する場合の動作について
説明する。

予め、フィルタの通過中心周波数Ｆｃ１および掃引ステ
ップΔｆを測定条件設定手段４１より設定し、掃引を低
い周波数から開始する。

なお、このとき試験信号の出力レベルはこの水晶フィル
タに対して許される所定のレベル（既知）に固定されて
おり、損失Ｌ＝１０ｄＢ、Ｒ＝２０ｄＢｍ１Ｒ２＝Ｏｄ
Ｂｍ）とし、７０７／イＸＬ／ベルは中間周波フィルタ
２６の出力で一１４０ｄＢｍであるとする。

ここで、試験信号の周波数が水晶フィルタの通過中心周
波数から外れた低い周波数ｆｌにあって、その出力応答
信号のレベルが非常に小さい（−１２０ｄ　Ｂｍ）状態
で、受信部２３のＡＴＴ２４の減衰ｆｆ１Ａが仮りに２
０ｄＢ１．：設定されているとすると、出力応答信号の
レベルは一１４０ｄＢｍまで減衰してミキサ２５に入力
されて周波数変換されるが、この変換出力レベルは、ミ
キサ２５等の損失しによりフロアノイズレベル（−１４
０ｄＢｍ）以下となり、利得可変増幅器２７からは４０
ｄＢ増幅されたほぼ一１００ｄＢｍのノイズ信号が検波
回路３０に入力される。

検波回路３０では、オートレンジ機能により利得可変増
幅器３１の利得を上昇させ、第１の検波レベルデータＤ
１が“１００”、第２の検波レベルデータＤ２が０”と
なる。

したがって、第１の検波レベルデータＤ１の変化により
、受信部２３のＡＴＴ２４の減衰ＭＡが０ｄＢ１利得可
変増幅器２７の利得Ｇ１が６０ｄＢに切換えられる。

このため、−１２０ｄＢｍの出力応答信号は、ＡＴＴ２
４による減衰を受けず、ミキサ２５で周波数変換され、
中間周波フィルタ２６からはフロアノイズより大きな一
１３０ｄＢｍの信号が出力され、６０ｄＢ増幅されて検
波回路３０に入力される。

検波回路３０では、この入力レベルが計算され、その周
波数ｆｌに対応した検波レベル−１２０６３ｍが、周波
数を横軸とする画面上に表示される。

以下、同様に試験信号の周波数がΔｆステップでｆ２　
、ｆ３　、・・・・・・と順次切換えられる毎にその検
波レベルが表示されることになるが、出力応答信号の入
力レベルが一１００ｄＢｍを越えると、検波回路３０の
利得可変増幅器３１の利Ｉ？Ｇ２は１００ｄＢの状態か
ら８０ｄＢに切換わり、ＡＴＴ２４の減衰ＭＡは１０ｄ
Ｂ、利得可変増幅器２７の利＊Ｇ１は５０ｄＢに変化す
る。

このように、出力応答信号の入力レベルが上昇するに従
って、ＡＴＴ２４の減衰量は第３図に示すように順次大
きくなり、試験信号の周波数がほぼ通過中心周波数の近
くになって出力応答信号の入力レベルが最大の一１０ｄ
Ｂｍの状態では、検波回路３０の第１の検波レベルデー
タＤ】が２０″、第２の検波レベルデータＤ２が“Ｏ″
となり、このとき、受信部２３の減衰ＭＡは３０ｄＢ、
利得Ｇ１は３０ｄＢとなる。この状態で、増幅器手段３
７により検波レベルが一１０ｄＢｍと計算され、ＣＲＴ
１４に表示される。

試験信号の周波数が更に上昇して出力応答信号のレベル
が減少していく場合は、前記の動作と逆にＡＴＴ２４の
減衰ｆｆ１Ａが順次減少することになり、−回の掃引が
終わると、第４図のような通過帯域特性がＣＲＴ１４上
に表示されることになる。

被測定回路１の調整を行なわない場合は、２回目以後の
掃引でも同一の表示がなされるが、より良好な通過特性
を得るために調整を行なう場合、特に、第４図に点線で
示すようにより急峻な遮断特性とより平坦な通過特性と
を得るように調整を行なう場合でも、入力減衰量の手動
切換えや掃引範囲の切換えを行なうことなく、正確にか
つ容易に行なうことができる。

〈他の実施例〉 なお、前記実施例では、受信部２３の利得可変増幅器２
７と検波回路３０の利得可変増幅器３１とを別個に設け
ていたが、これを第５図に示すように１つの利得可変増
幅器４５で構成するようにしてもよい。

この場合、利得可変増幅器４５を６０〜１３０ｄＢまで
１０ｄＢステツプで利得可変できるように構成し、レベ
ル切換手段３６からの第１の検波レベルデータＤ１に対
応して第６図に示す利得設定データＧ３を出力する利得
切換手段４６により、前述とほぼ同様の動作を行なうこ
とができる。

また、前記実施例では、受信部２３が周波数変換を１回
だけ行なうように構成されているが、これは本発明を限
定するものでなく、周波数変換を２回以上行なうように
構成された装置についても本発明を全く同様に適用でき
る。

また、検波回路３０の構成についても本発明を限定する
ものでなく、他の構成の検波回路であってもよい。

さらに、前記実施例ではＡＴＴ２４の減衰量および利得
可変増幅器２７の利得をともに１０ｄＢステツプで相反
する方向に４段階可変するようにしていたが、切換えを
簡単化するために２０ｄＢステツプで２段階に可変する
ようにしてもよいし、減衰量と利得とを同一方向く利得
一定となる方向〉に可変するようにしてもよい（この場
合、受信部の利得は入力レベルに関係なくほぼ一定とな
る）。

また、前記実施例では、受信部２３が、被測定回路１に
対する試験信号の周波数と同一の周波数を受信するよう
に構成されていたが、被測定回路１が周波数変換部を有
している場合には、受信部の受信周波数を対応する周波
数範囲にオフセットすればよく、本発明は、試験信号周
波数と出力応答信号の周波数とが一致するように構成さ
れた場合だけに限定されるものではない。

また、前記実施例では、ＡＴＴ２４の減衰量と利得可変
増幅器２７の利得を制御するために出力応答信号の入力
レベルを検出する手段として、検波回路３０を用いてい
たが、第７図に示すように、利得可変増幅器２７の出力
から出力応答信号の入力レベルを検出するレベル検出手
段４７を検波回路３０と別に設け、この検出信号によっ
てＡＴＴ２４と利得可変増幅器２７とを制御するように
してもよい。

また、前記実施例では、受信部２３の損失りを固定とし
て説明したが、入力周波数毎の損失しくｆ）を予め測定
して演算手段３７に記憶しておき、この損失しくｆ）を
読み出してレベルの演算を周波数毎に行なうようにすれ
ばより正確な測定が可能である。

〈本発明の効果〉 本発明のネットワークアナライザは、前記説明のように
被測定回路からの出力応答＠号のレベルが所定レベルよ
り小さいとき減衰量を所定量減少させて、受信検波する
ようにしているため、減衰器の減Ｗｆｆｉによって制限
されない広い測定ダイナミックレンジを得ることができ
、水晶フィルタ等のように広いダイナミックレンジをも
つ被測定回路の試験、調整を掃引周波数範囲の切換え等
を行なわずに迅速かつ容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は一実施例の要部の切換え動作を説明するための図であ
る。 第３図は一実施例の要部の入力レベルに対する減衰量の
変化を示す図、第４図は、一実施例の測定結果の表示を
示す図である。 第５図は本発明の他の実施例を示す要部のブロック図、
第６図は第５図の動作を説明するための図、第７図は本
発明の他の実施例を示す要部のブロック図である。 第８図は従来装置を示すブロック図、第９図は従来＠置
の測定結果の表示を示す図である。 １・・・・・・被測定回路、３・・・・・・試験信号発
生部、１３・・・・・・表示制御手段、２２・・・・・
・ネットワークアナライザ、２４・・・・・・減衰器、
２５・・・・・・ミクサ、２７・・・・・・利得可変増
幅器、２８・・・・・・減衰量切換手段、２９・・・・
・・利得切換手段、３０・・・・・・検波回路、４０・
・・・・・掃引制御手段。 第２ 図 第３ 図 （ｄＢｍ） 第４図 第６図 ２ 手Ｍネ０１正書 （自発）　　　６窓 平成元年８月７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数掃引の可能な試験信号を被測定回路に出力する試
   験信号発生回路と、 前記試験信号発生回路に掃引信号を出力して試験信号を
   所定の周波数範囲掃引させる掃引制御手段と、 制御信号により減衰量を可変させ、前記試験信号に対す
   る被測定回路からの出力応答信号を減衰させる減衰器と
   、 前記減衰器からの信号を、前記試験信号の周波数掃引変
   化に追従して同調受信し、中間周波数に変換する周波数
   変換回路と、 制御信号により利得を可変させ、前記周波数変換回路か
   らの出力信号を増幅する利得可変増幅器と、 前記利得可変増幅器からの信号を検波する検波回路と、 前記検波回路の出力を前記出力応答信号の受信周波数に
   対応づけて表示する表示手段と、 前記出力応答信号のレベルが所定レベルより小さくなっ
   たとき、制御信号を出力して前記減衰器の減衰量を所定
   量減少させ、前記利得可変増幅器の利得を、前記減衰器
   の減衰量に応じて変化させる切換制御手段とを備えたこ
   とを特徴とするネットワークアナライザ。