JPH0720621Y2

JPH0720621Y2 - 減衰量測定装置

Info

Publication number: JPH0720621Y2
Application number: JP8943287U
Authority: JP
Inventors: 潔鈴木
Original assignee: 横河・ヒユ−レツト・パツカ−ド株式会社
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2002-06-09
Also published as: JPS63200170U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕本考案は、減衰器の減衰量を正確に測定するための減衰
量測定装置に関する。

〔従来技術をその問題点〕

減衰器の減衰量測定装置には数多くの種類があり、それ
らは、例えば次の文献に詳述されている。

（財）産業技術振興協会，産業計測標準委員会高周波部
会編，“高周波・マイクロ波・レーザ計測",p.p.29-49,
（財）産業技術振興協会（昭和50年）。

第１図は減衰量測定装置のブロック図である。この装置
を用いて、例えば置換法による測定を行う場合は、つぎ
のようにする。

RF発振器１からの出力を整合器２を介して被測定器（減
衰器）３に導入し、その出力を整合器４を会して受信機
５で読み取る。

今被測定器３として標準減衰器（例えば0dB）を接続し
たときの受信機の読みをM₁dBとし、被測定減衰器を接続
したときの読みをM₂dBとすると、被測定減衰器の減衰量
は(M₁-M₂)dBとして求まる。

一般にこのような減衰量の測定では、整合器としてよく
整合のとれた数dBの減衰器を用いて不整合捐による測定
誤差を軽減している。ところが、不整合捐を少くするた
め整合器の減衰量を大きくすると、受信機に入力される
信号レベルが小さくなり、受信機等の雑音による測定値
の不確かさが増大してしまうという不都合が生じる。

〔考案の目的〕

従って本考案の目的は、不整合捐による測定の不確かさ
と、受信機における信号対雑音比による不確かさの和が
最少となるように整合器を調整した減衰量測定装置を提
供することである。

〔考案の概要〕高精度の減衰量校正等では、被測定減衰器の減衰量は概
略値がわかっている。また、測定装置の不整合捐や信号
対雑音比が与えられている。

本考案では、不整合捐による測定誤差と、受信機におけ
る信号対雑音比による測定誤差の和の最悪値が最小とな
るような整合器の設定値を与えている。

整合器の設定値が飛び飛びの値のときは、最小値に最も
近似する値の整合器が選ばれる。

〔考案の実施例〕

第２図はＳパラメータを説明するための図である。Ｓパ
ラメータS₁₁,S₁₂,S₂₁,S₂₂を有する２ポート素子６にお
いて、V₁,V₂は入射波（電圧波）を表わし、V₁′，V₂′
反射波（電圧波）を表わす。従って下式が成り立つ。

又、（式１）を変形して（式２）のＴパラメータT₁₁,T
₁₂,T₂₁,T₂₂を得る。

（式１），（式２）から次式が得られる。

第３図では出力端反射係数をΓ_gのRF発振器と入力端反
射係数Γ_Lの受信器の間に〔Sij〕を有する回路を挿入し
たときの信号フローダイアグラムを示す。

メイソンの定理により、第３図の出力電圧V_Lは入力電圧
V_gと式４の関係にある。

第１図において、RF発振器１の出力反射係数をΓ_gと
し、整合器2,被測定減衰器3,整合器４のＳパラメータに
はサフィックスg,x,1をそれぞれ付して示し、受信機５
の入力反射係数をΓ_Lとする。

RF発振器１の出力電圧はV_gであり、受信機５の受信電圧
はV_Lである。

第１図の回路は自然回路であり全てS₂₁＝S₁₂であり、か
つ｜Γ_g｜≫｜S_11g|,|Γ_L｜≫｜S_22L｜である。従ってS
_11g＝S_22L＝０とおいても良い。

実際の計算はＴパラメータを使っておこなう。

（１）被測定減衰器を無捐失整合線路としたとき（基準
設定状態）： V_Lr=N₁V_g/(1-D₁-D₂-D₃+D₄) ……（式５）ここに、受信電圧をV_Lrとし、 D₀＝1/(1-S_11LS_22g), D₁＝Γ_gS₂₁ ² _gS_11LD₀, D₂＝Γ_LS₂₁ ² _LS_22gD₀, D₃＝Γ_gΓ_L(S_21LS_21g,D₀)², D₄＝Γ_gΓ_LS₂₁ ² _gS_11LS₂₁ ² _LS_22gD₀ ² とする。

一般には、整合器2,4は高精度であり｜S_11L|,|S_22g｜＜
0.01とされるのが一般的である。従って、この仮定によ
り、（式５）は（式６）のように近似される。

（２）被測定減衰器を接続したとき（測定状態）：（式６）を求めるときに用いたと同様の仮定のもとに、
受信電圧V_Lmは次の（式７）で表わされる。

V_Lm＝（３）挿入捐失、即わち減衰量の計算：減衰量Ｌは次式で与えられる。

Ｌ＝201og₁₀｜V_Lr/V_Lm｜ ……（式８）さらに、｜S_11x｜＞｜S_11L|,|S_22x｜＞｜S_22g｜と仮定
すると、（式６），（式７）からとなる。

（式９）における｛｝内の最後の項は10dB程度の整合
器があれば省略される。実際、測定誤差を最小にするた
めに整合器を選択するときは、整合器が挿入されている
としてよいから、（式９）は（式10）となり、（式10）
と（式８）から減衰量が求められる。

一方、減衰が大きいときの受信機の信号対雑音比は劣化
してしまう。受信機の入力端等価雑音をＮとすると、V
_Lmの実際の測定値はV_Lm′となる。

（式７）からV_Lmの概略値は次式で与えられるから、そ
れを式11の｛｝内のV_Lmとして用いる。

V_Lmの概略値＝S_21LS_21gS_21xV_g, 従って、（式11）より（式12）のＶ′_Lmを（式10）のV_Lmに代入すると、が得られる。V_Lrの雑音は十分小さいとすると、（式1
3）が測定値を与える。（式13）において、｛｝内の
各成分は次のように解釈される。

（ａ）RF発振器と被測定減衰器の不整合による誤差：E_g=(S_22g+S₂₁ ² _gΓ₉)S_11x, （ｂ）受信機と被測定減衰器の不整合による誤差： E_L＝(S_11L+S₂₁ ² _LΓ_e)S_22x, （ｃ）受信機における信号対雑音比による誤差： E_n=N/(S_21gS_21xS_21LV_g). 今誤差の最大値を見積るため、各パラメータは全て正の
実数と仮定する。

さらに、簡単のため、 S_22g=S_11L=Γ_pa S_11x=S_22x=Γ_du Γ_g＝Γ_L＝Γ_gL と仮定する。

全誤差E_tはとなり、S_21g=S_21l=S_21paのとき極値E_tMをとる。

（式14）の最小値はS_21paが（式15）で表わされるとき
最小値E_tMmが（式16）のように得られる。ただし、V_g＝
Ａとおく。

例えば、N/A＝10^-8，Γ_gL＝0.3,Γ_du＝0.1,Γ_pa＝0.002
5のとき、 S_21paM=0.0202/(S_21x)^-1/4, E_tMm=4.9×10^-5/(S_21x)^-1/2+5×10^-4 となる。

同じ数値N/A＝10^-8，Γ_ge＝0.3,Γ_du＝0.1,Γ_pa＝0.002
5を（式14）に代入してS_21paを助変数として、E_tMをS
_21xに対してプロットしたものが第４図である。図にお
いて、直線Ｐは最小誤差E_tMmを表わす。S_21paを一定に
してS_21xを変えるとE_tMはつぎのようにかわる。S_21xが
大きいときは、直線C₁,C₂,C₃に従って一定のE_tMとな
り、S_21xが小さいときは、直線N₁,N₂,N₃に従ってS_21xの
減少とともにE_tMが増加する。S_21xの中間の値をとる区
間で、直線C₁〜C₃から直線N₁〜N₃への滑らかな移行がお
こなわれる。直線C₁,C₂,C₃はS_21paがそれぞれ0.1,√0.
1,1のときの（式14）の第２項と第３項の和であり、直
線N₁,N₂,N₃はそれぞれ対応する（式14）の第１項であ
る。

従って、測定すべきS_21xに従ってS_21paを選択すること
により、高精度（E_tMが小さな）測定をおこなうことが
できる。

例えば直線C₁とN₁の和が、直線C₂とN₂の和に等しくなる
交点T₁₂に対するS_21x(10^-4と10^-3の間にある）より小さ
なS_21xでは直線C₂とN₂の和をとるようにする。即わちS
_21paを√0.1と選ぶようにする。

交点T₂₃についても同様の考え方が成り立つ。このよう
にすることにより、E_tMは曲線P₀に従って、最小値に極
く近い値をとるようにすることができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に詳述したように、S_21xが概略わかっている
時は、その値に応じて適当な整合器を選択して、高精度
の測定をおこなうことができる。従って高精度校正をお
こなうことができる。

S_21xが前もってわからないばあいも、測定をくりかえし
てS_21xの概略値を知りうるから、同様の高精度測定が可
能となる。

また、本考案が減衰量のみでなく増幅度の測定にも同様
に適用できることは容易に理解されよう。以上のようで
あるから、本考案は実用に供して有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は減衰量測定装置のブロック図。第２図はＳパラ
メータを説明するための図。第３図は信号フローダイア
グラム。第４図は被測定減衰量に対する誤差をプロット
したグラフ。 1:RF発振器,2,4:整合器,3:被測定減衰器,5:受信器,6:2
ポート素子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発振器と受信機と整合器とからなり、前記
発振器と前記受信機との間に前記整合器と被測定減衰器
とを縦続して接続し、前記被測定減衰器の減衰量を測定
するための減衰量測定装置であって、前記測定における
不確かさを低減するため前記整合器の減衰量を前記被測
定減衰器の減衰量の概略値に応じて決定するようにした
前記減衰量測定装置。
【請求項２】前記前記整合器が一対の同一減衰量を有し
前記被測定減衰器の前後に接続されたことを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第１項記載の減衰量測定装置。