ベクトルネットワークアナライザ の基礎セミナー

ベクトルネットワークアナライザ
の基礎セミナー
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日時： ２００６年０６月２１日（水）１３：００～１６：００
場所：ローデ・シュワルツ・ジャパン神奈川オフィス
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ローデ・シュワルツ・ジャパン株式会社
ローデ・シュワルツ・ジャパン株式会社
東京オフィス
廣 智之
シニア・エンジニア
RSJP | 2006.06.21|
〒160-0023 東京都新宿区西新宿7-11-18
711ビルディング
Phone:03-5925-0721
FAX: 03-5925-1285
E-mail:
[email protected]
Internet:www.rohde-schwarz.co.jp
サービス受付
0120-138-065
E-mail:[email protected]
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
2
セミナーの前に
近年ネットワークアナライザ(以下ネットアナ)の技術は目覚しく発達して来ました。
つい10年位前までは、Sパラメータテストセットが内蔵され便利になってきたと思ったら
2ポートのネットアナのはずがいつの間にか、3ポート、4ポート、8ポートと今までの
常識を覆すようなネットアナが市場に出てきました。
また、ネットアナを校正する校正キットに関しても、マニュアル校正キットから、2ポート
の自動校正キット、4ポートの自動校正キット、さらには8ポートの校正ｷｯﾄと校正キットも
進化をしてきています。
このセミナーではネットアナの歴史や内部構造から、周辺機器に関することまで
基礎的なことを紹介していきます。
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
3
目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナ基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
4
高周波コネクタについて
2
MAR || Re
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5
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2006.06.21|
08/00 |
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5
コネクタの歴史
1950年代-BNC、TNC、SMA
1.コネクタの歴史と
特長
1960年代－14mmコネクタ、APC-7mm
1970年代-APC3.5mm (HP社、アンフェノール社共同開発)
2. コネクタの名称
について
1972年-2.92mm (Maury社の開発)
3. コネクタ別の
特長
1983年-Kコネクタ(2.92mm)(Wiltron社*②のKとして登録)
4. トルクレンチ
1986年-APC-2.4mm *① 、2.4mm *① 、1.85mm *①
1988年-Vコネクタ(1.85mm) (HP社特許を放棄、Wiltron社として登録)
5. まとめ
1989年-1.0mmコネクタ(HP社の開発)
*①HPとアンフェノール社の共同開発
*②Wiltron社は1991年アンリツに買
収されアンリツアメリカとなる。
1996年-W1(1.1mmコネクタ) (アンリツ社の開発)
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6
周波数と波長
ＦＭラジオ
AM
８０-９０ＭＨｚ 携帯電話
ラジオ
８００ＭＨｚ
ＴＶ
１０００ｋＨｚ １００-４００ＭＨｚ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
３×１０３
周波数
波長
３ｋ
１００ｋｍ
4. トルクレンチ
λ[m]＝ｖ［ｍ／ｓ］／ｆ［Ｈｚ］
5. まとめ
波長 ：λ [m]
周波数 ：ｆ ［Ｈｚ］
ｖ＝３×１０８［ｍ／ｓ］
（真空中の光の速度）
３×１０６
３Ｍ
３×１０９
３Ｇ
１０ｃｍ
１００ｍ
携帯電話
２GＨｚ帯
ＢＳ放送
１２ＧＨｚ
１×１０１１
１００G
[Hz]
３ｍｍ
車間通信
７６GＨｚ帯
例題１：携帯電話で使用される８００ＭＨｚ
この周波数の波長は？
λ [m]＝ ３×１０８ ／８００× １０６
＝０．３７５ｍ ＝３７５ｍｍ
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7
コネクタの周波数とインピーダンス
εr
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
コネクタやケーブルのインピーダンス、
カットオフ周波数は中心ピンの外形
（ｄ）、外部導体の内径（D）、中心導体
と外部導体の間にある、誘電体（ εr）
で決まります。
コネクタの名称（＊＊ｍｍ）は外部導体
の内径（D）の長さをあらわしています。
D
d
外導体の内径：D
内導体の外径：ｄ
4. トルクレンチ
5. まとめ
特性インピーダンスは内部導体と外部導体径の比で決定
Z＝60／εr＊lｎ(D／ｄ)
カットオフ周波数は同軸の太さで決定
F＝１９／εr＾0.5＊（ｄ＋D）
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εr ：誘電率 （空気＝約１）
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8
コネクタの種類と周波数対応
コネクタの周波数対応
110
PC-1.0mm
1.コネクタの歴史と
特長
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
50
PC-2.4mm
コネクタタイプ
2. コネクタの名称
について
65
PC-1.85mm
40
PC-2.92mm
34
PC-3.5mm
SMA
18
PC-7
18
18
N
8
7/16DIN
4
BNC
N(75Ω)
3
F(75Ω)
2.7
0
20
40
F(75 N(7
7/16
BNC
Ω) 5Ω)
DIN
周波数(GHz) 2.7
3
4
8
60
80
100
120
N
PC7
PC- PC- PC- PC- PCSM
3.5 2.92 2.4 1.85 1.0
A
mm mm mm mm mm
18
18
18
34
40
50
65 110
対応周波数(GHz)
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9
コネクタタイプの呼び方について
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
オス(プラグ)タイプコネクタ
表現方法
MALE(m)、PLUG(P) 、オス、プラグ
オス
コネクタをのぞくとピンが突き出ています。
海外では通常MALEを使用しています。
メス(ジャック)タイプコネクタ
表現方法
FEMALE(f)、JACK(J) 、メス、ジャック
メス
コネクタをのぞくと、中心ピンが受け入れられるように
穴が開いています。
海外では通常FEMALEを使用しています。
5. まとめ
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10
コネクタ間の接続について
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
コネクタ接続互換のあるもの
SMA
PC-3.5mm
PC-2.92mm
（Kコネクタ）
PC-2.4mm
PC-1.85mm
（Vコネクタ）
1.0mm
1.1mm
W1コネクタ
注意点
上記のコネクタ群は接続可能です。
接続した場合、上限周波数は、下位のコネクタの周波数範囲となります。
5. まとめ
例）
SMAコネクタとPC-2.92ｍｍを接続した場合は上限周波数が１８GHｚとなります。
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11
コネクタの名称
APC、GPC、PCの違いについて
・APC：Amphenol Precision Connector
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
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（アンフェノール社登録商標）
・GPC：General Precision Connector
(一般的に使われている名前）
アンフェノール社の商標を使用できないメーカが、A（Amphenorl)の部分を
G(General）(一般)の名前をつけて使用しています。
・PC： Precision Connector
(R&Sでの呼び方）
R&SではこのGを取り除きPCとしてコネクタの
名前を使用しています。
K,V,Wコネクタについて
・Kコネクタ：アンリツ㈱(旧Wiltron社登録商標）
(2.92mmコネクタ)
・Vコネクタ：アンリツ㈱(旧Wiltron社登録商標）
(1.85mmコネクタ)
・W1コネクタ：アンリツ㈱(アンリツ社登録商標）
(1.1mmコネクタ)
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12
BNCコネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
BNC(50Ω)
周波数範囲：DC～4GHｚ
NWAで使用している周波数範囲：DC～500MHz
インピーダンス：50Ω、75Ω
50Ω型：ケーブルに3D-2VもしくはRG58と記述されています。
75Ω型：ケーブルに3C-2VもしくはRG59と記述されています。
特長
BNC(75Ω)
リファレンス信号接続、トリガ信号、画像信号など
4. トルクレンチ
5. まとめ
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注意点
BNCコネクタの50Ωと75Ωは接続しても壊れませんが
信号レベルが落ちるなどの、影響が出ますので、十分
気をつけて、使用しなければなりません。
コネクタの上限周波数は4GHzですが、実際の測定系でこのコネクタは
使用しません。上限周波数は数100MHzです。
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13
F型コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
周波数範囲：DC～2.7GHｚ
インピーダンス：75Ω
特長
使用用途：TVの周辺機器には
よく使用されている。
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
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注意点
NWA、SPAでの要求がたまにありますが、このコネクタのままでは
使用できません。
まず、周波数変換パッドを使用し、N型（50Ω）からN型（75Ω）へ変換、
その後、N型（75Ω）-F型（75Ω）の変換アダプタを装着して
測定を行います。
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14
7/16DINコネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
周波数範囲：DC～8GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
携帯電話用の基地局など、
ハイパワーで使用する時に
使います。
変換可能なコネクタ
PC-7ｍｍ、N型コネクタ
4. トルクレンチ
5. まとめ
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注意点
基地局メンテナンスをする時にこのコネクタになっているので、
ネットアナなどの測定器を使用する場合は入力コネクタを
7/16DINに変更する必要があります。
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15
PC-7mmコネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
周波数範囲：DC～18GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
このコネクタはオス、メスの違いが無いフラットな
コネクタです。
変換可能なコネクタ
PC-3.5mm、N型コネクタ
4. トルクレンチ
5. まとめ
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注意点
オス、メスが無いコネクタのため、接続に気をつけないと、中心ピンが
接触せず、信号を通さないことがあります。
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N型コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
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N型(50Ω)
周波数範囲：DC～18GHｚ(50Ω)
：DC～３GHｚ(75Ω)
インピーダンス：50Ω、75Ω
変換可能なコネクタ
N型からSMAに変換（50Ωのみ）
N型からBNCに変換（50Ω、75Ω）
N型からF型に変換（75Ωのみ）
N型(75Ω)
注意点
N型コネクタの50Ωと75Ω接続をすると、75Ω型のN型コネクタが
壊れます。コネクタをのぞいて見ますと、75Ωの中心ピンが、50Ωに比べて
細くなっています。RAMやRAZを使用する際には十分注意してください。
周波数限界は18GHzですが、メーカによっては8GHzのものや１２GHz
までのものもあります。
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17
SMA型コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
周波数範囲：DC～18GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
2. コネクタの名称
について
誘電体(中心ピンと外部導体の間）に
テフロン(白いプラスチックのようなもの)
で覆われています。
3. コネクタ別の
特長
変換可能なコネクタ
4. トルクレンチ
5. まとめ
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SMAからN型に変換
SMAからBNCに変換
注意点
周波数限界は18GHzですが、メーカによっては8GHzのものや12GHz
までのコネクタもあります。
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18
PC-3.5mm型コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
周波数範囲：DC～34GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
2. コネクタの名称
について
以前は上限周波数が26.5GHｚだったが、現在
は34GHzまで使用することが可能です。
3. コネクタ別の
特長
変換可能なコネクタ
PC-1.85mmからPC-3.5mmに変換
PC-2.4mmからPC-3.5mmに変換
4. トルクレンチ
5. まとめ
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注意点
上限周波数は34GHzまで延びてきましたが、メーカによっては上限
周波数が26.5GHzのものや、30GHzのものがあるため、使用する
時には、コネクタの上限周波数を確認してから使用することが必要です。
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19
PC-2.92mm(K)コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
周波数範囲：DC～40GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
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コネクタの周波数は46GHですが、R&S、アン
リツ社のNWAが40GHzのNWAで対応したため
、コネクタの上限周波数が40GHzと勘違いし
ているかもしれませんが実際は46GHzまで使
用することが可能です。
注意点
SMA、PC-3.5mmとのコネクタ互換性があり、
PC-2.92mm(K)とSMA、PC-3.5mmを直接接続しての測定も可能です。
ただしこの場合の上限周波数は接続している低い周波数のコネクタの
周波数になります。
アジレント社のNWA（４０GHｚ)はGPC-2.4mmを使用しているため、
SMA、PC-3.5mmへの直接接続が出来ないため低い周波数を使用する場合には
変換アダプタが必要となります。
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20
PC-2.4mmコネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
周波数範囲：DC～50GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
R&Sの５０GHz FSU 50 でも使用されています。
アジレント40GHz、50GHzNWAではこの2.4mmコ
ネクタを使用しています。
PC-2.4mm
コネクタ
PC-2.92mm
コネクタ
変換可能なコネクタ
4. トルクレンチ
PC-3.5mmに変換できます。
5. まとめ
注意点
SMA、PC-3.5mm、PC-2.92mmとのコネクタ互換性が無いため、
使用する際は変換アダプタが必要となります。
RSJP | 2006.06.21|
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21
PC-1.85mm(V)コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
周波数範囲：DC～65(67)GHｚ
インピーダンス：50Ω
R&S：SMR50、SMR60で使用
変換可能なコネクタ
3. コネクタ別の
特長
PC-3.5mmに変換できます。
4. トルクレンチ
5. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
注意点
SMA、PC-3.5mm、PC-2.92mmとのコネクタ互換性が無いため、
使用する際は変換アダプタが必要となります。
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22
1.0mm、1.1mm(W1)コネクタ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
周波数範囲：DC～110GHｚ
インピーダンス：50Ω
特長
通常110GHzのNWAミリ波システムで使用され
ています。
アンリツ社ではW1(1.1mm)
アジレント社では1mmを提供しています。
4. トルクレンチ
5. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
注意点
この1mm、1.1mmコネクタの着脱回数は100回程度を保証していますが
実際に使用する際には中心ピン接続に気をつけないと、すぐに壊れてしまいます。
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23
トルクレンチについて
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
使用するコネクタタイプ
SMA、PC3.5mm、K、PC2.4mm、V、
PC1.85mm、PC1mm、PC1.1mm
(ただしSMA、PC3.5mm、K、PC2.4mm、V、PC1.85mmは外
形寸法が同じなので同じトルクレンチを使用します。)
どれくらいのトルクなのか？
トルクレンチの規格によって異なる
コネクタ締め付け位置から8インチ離れたところで、
1ポンド(約４５０ｇ)の重さがかかったときに曲がる仕
組みになっている。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
24
まとめ
1.コネクタの歴史と
特長
2. コネクタの名称
について
3. コネクタ別の
特長
4. トルクレンチ
5. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
・コネクタは周波数、インピーダンスに合ったもの
を使用してください。
・種類の違うコネクタを使用する場合は上限周波数を
確認してから使用してください。
・ケーブルとアッセンブリーした場合、上限周波数が
変わることがあります。
・ケーブルを接続する時にはトルクレンチを使用し
規定のトルクで接続してください。
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25
目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
26
ネットワークアナライザの
基本概念
0,12
0,11
0 ,1
0,0
0 ,4 1
8
0,0
2
0 ,4
07
0,
43
0,
9
0
0 ,40
0,39
0,8
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1,0
0,1 4
0,37
0,36
0,7
0,15
0,3
0 ,1
6
5
1,5 0,34
0,6
0,3
0,1
7
3
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0,2
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0,
18
32
31
0,4
20
0,4
5
0,
0 ,3
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5
19
0,
0 ,4
4
0,
06
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0,4
6
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0,0 2
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7
0,48
0 ,27
8
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1
2
3
4
5
6
10
0,01
4
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0,3
3
0
5
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0
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5
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0
,29
1
6
8
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4
0,2
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1
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0,2
0,2
2
0,03
6
0 ,2
7
0,27
8
0,2 3
0 ,0 2
10
0,6
0,3
0,26
20
0,4
0,8
0,4
50
00
50
20
0,2
0,1
0,48
1,5
0,24
0,49
0,3
0,25
0,2
0,25
0,50
0,2
0,1
0,24
0,49
0,4
0
0,23
0,0 1
2
6
0,6
0,1
0,2
5
0,28
0 ,0 3
4
1
0,4
3
7
0,1
4
0 ,3
6
0,15
5
0 ,3
0, 14
0,3 6
0,13
0,37
0,12
0,38
0,1 1
0,3 9
0,1 0
8
0 ,4
0,0
9
0,4
0 ,0
0
06
,0
7
0,4
3
2
1
0,40
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
1,0
0 ,1
0,9
0 ,3
0,8
2
1,5
0,7
8
2
0 ,3
0,2
0,6
0,1
0 ,4
0,
1
0,5
0,3
4
0,
19
0,4
RSJP | 2006.06.21|
1
0,8
0,2
0,8
S22
S12
9
S11
0,2
S21
0 ,2
4
0
3
0,6
0,3
27
ネットワークアナライザとは
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
この言い方は、30年以上前から使われている言い方で、現在皆様が使用している
ネットワークよりも昔から使っています。
ネットワークアナライザは日本語に直すと、“回路網解析器”となります。
ですからネットワークを現在の言葉で言うと、サーキット（回路）というような
イメージになります。
ネットワークアナライザは電気回路設計をしている人すべてに必要とされている測定器です。
また最近では、この機能を応用した測定、アンテナ測定、材料測定、プローバステーションを
使用した測定などさまざまな分野で使われています。
ネットワークアナライザにはベクトルネットワークアナライザとスカラネットワークアナライザがあり
現在ネットアナと呼ばれているものはほとんどがベクトルネットワークアナライザです。
またスペアナで使用されている、TGはスカラネットワークアナライザに属します。
4. ネットアナの原理
5. 用語について
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
28
2.ネットワークアナライザの歴史
２－１．SG、SPAを使用した測定
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
・古くから使われている測定方法
・現在でも使用されています。
利点
・測定系が組みやすい。
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
欠点
・伝送測定もしくは反射測定しか
出来ない。（反射測定はブリッジが必要）
・位相測定が出来ない。
・インピーダンス設計が５０Ωで出来ている。
Ref
SPA
SG
5. 用語について
DUT
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
29
2.ネットワークアナライザの歴史
２－２．スカラネットワークアナライザ
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
・SGとセンサーを組み合わせて使用
・SGの周波数とセンサーの周波数で性能が決まります。
・SGとSNAが一体型のものもあります。
欠点
・R&Sにはありません。
利点
・低価格である。
・オートテスタを使用することにより
伝送、反射測定が一度に出来る。
Ref
・伝送測定もしくは反射測定しか
出来ない。
・位相測定が出来ない。
・ダイナミックレンジが少ない
（センサに依存する）
SNA
SG
5. 用語について
センサ
DUT
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
30
2.ネットワークアナライザの歴史
２－３．ベクトルネットワークアナライザ（ブリッジ無し）
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
・送信系と受信系が一体型。
・初期型は受信部が1個、現在は最低2個。
・ディジタル掃引型。
・現在低周波数のNWAでは同じタイプを使用している。
（10Hz－3～500MHz）
利点
・コンパクト
・位相を測定することが出来る。
NWA
4. ネットアナの原理
5. 用語について
欠点
・反射測定する場合外部ブリッジが必要
・初期型は時間的安定度が低い。
DUT
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
31
2.ネットワークアナライザの歴史
２－４．ベクトルネットワークアナライザ（外部Sパラテストセット）
１．ネットアナとは
？
・現在のネットアナの原型
・ネットアナ本体とSパラテストセットが分離
・スミスチャート表示の標準化
ネットアナ本体
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
利点
・Sパラ測定が可能。
・1回の接続で伝送、反射、位相測定が可能。
・接続切り替えが不要になり、高速化！
4. ネットアナの原理
5. 用語について
RSJP | 2006.06.21|
Sパラテストセット
欠点
・2段重ね
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
DUT
32
2.ネットワークアナライザの歴史
２－５－１．ベクトルネットワークアナライザ（ブリッジ内蔵型）
３チャネルレシーバ
１．ネットアナとは
？
・一体型ネットアナの初期型構成
・現在でも廉価版のシステムには使用されている。
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
特長
受信部が3個で構成されているため、低価格。
R
T1
欠点
・基準受信部と測定受信部の間にスイッチが入って
いるため、長時間の測定において
測定データにばらつきが出る。
4. ネットアナの原理 ・TRL,TRM校正が出来ない。
3. ベクトルとスカラ
の違い
NWA
1P
2P
DUT
3チャネルレシーバの構成
T1/R＝S11およびS12
T2/R＝S21およびS22
5. 用語について
DUT
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T2
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
R:基準受信部
T1：測定受信部１
T2：測定受信部２
33
2.ネットワークアナライザの歴史
２－５－２．ベクトルネットワークアナライザ（ブリッジ内蔵型）
４チャネルレシーバ
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
・現在の2ポートネットアナの標準型。
特長
・受信部がレベルの変動にも対応可能なので
高角度の測定が可能
・外部にダイレクトアクセスのコネクタをつける
ことにより、色々なアプリケーションに対応可能
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
a2
a1
b1
欠点
・受信部が増えるため価格が高め（当時）
b2
1P
2P
DUT
4チャネルレシーバの構成
5. 用語について
DUT
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
b1/a1＝S11
b2/a1＝S21
b1/a2＝S12
b2/a2＝S22
a1：基準受信部1
a2：基準受信部2
b1：測定受信部１
b2：測定受信部２
34
2.ネットワークアナライザの歴史
２－５－３．ベクトルネットワークアナライザ（カプラ内蔵）
４チャネルレシーバ
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
・R&Sの2ポートネットアナの標準型。
特長
・受信部がレベルの変動にも対応可能なので
高角度の測定が可能
・ブリッジによる測定レシーバへの周波数特性を改善
・外部にダイレクトアクセスのコネクタをつける
ことにより、色々なアプリケーションに対応可能
欠点
・受信部が増えるため価格が高め（当時）
a1
a2
b1
b2
1P
2P
DUT
4チャネルレシーバの構成
5. 用語について
DUT
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
b1/a1＝S11
b2/a1＝S21
b1/a2＝S12
b2/a2＝S22
a1：基準受信部1
a2：基準受信部2
b1：測定受信部１
b2：測定受信部２
35
2.ネットワークアナライザの歴史
２－６．マルチポートネットワークアナライザ
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
・2ポートのネットアナのコンセプトを採用し
3,4ポートとテストポートを拡張した。
（R&Sは一体型で8ポートまで対応）
特長
・ポート数の数までのデバイスを測定できる。
・スイッチボックスを使用しないので、高速測定が可能
NWA（4ポート）
欠点
・オートキャルを使用しないと、構成が困難
4. ネットアナの原理
測定受信部
5. 用語について
基準受信部
R&Sのリフレクトメータ
NWA（８ポート）
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
36
3.ネットワークアナライザとスペクトラムアナライザの違い
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
決まった信
号の測定
Att
0 dB
10 kHz
VBW 30 kHz
SWT 200 ms
A
-50
1 AP
CLRWR
-60
分からない信
号の測定
-70
-80
-90
-100
-110
-130
-140
Center 100 MHz
Date:
• 決まった周波数信号の伝送
• コンポーネント、電気回路、
デバイスを測定
4. ネットアナの原理
• 信号源と受信部が一体となった
測定器
• 振幅と位相の比較測定を行う
• ベクトル誤差補正機能
RSJP | 2006.06.21|
*
-40
-120
3. ベクトルとスカラ
の違い
5. 用語について
振幅(絶対値)
１．ネットアナとは
？
振幅(相対測定）
* RBW
Ref -40 dBm
22.MAY.2001
2 MHz/
Span 20 MHz
09:52:55
• 未知の信号に対しての信号特性
測定
• 信号特性の測定
• 受信部のみの測定器
• 複雑な信号を復調し測定が可能
• スカラーネットアナとして使用可能
(位相は測れない)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
37
4.なぜベクトルなのか？
ベクトルの意味とは？
１．ネットアナとは
？
ネットワークの測定において実数部（REAL）と虚数部（IMAGNALY）が発生し
これの計算によって測定が行われています。
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
なぜベクトルネットワークアナライザは位相が測定できるのか？
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
1つの信号源を2つに分配し、1つを基準受信部、もう1つを測定後の受信部に
信号が入るように作られています。
信号源も1ポイントごとに信号を止めて、基準受信部、測定受信部を比較して
いますので、校正を取った状態を正弦波のずれが0度でデバイスを
入れることにより測定受信部に入る正弦波が基準受信部に入る信号より
遅れてきます。
この差を比較することにより、位相を測定することが可能です。
5. 用語について
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
38
4.1ベクトルネットアナの測定原理(1/4)
S21の測定
１．ネットアナとは
？
信号源
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
a1
a2
基準受信部
4. ネットアナの原理
b1
b2
測定受信部
5. 用語について
1P
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DUT
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
2P
39
4.1ベクトルネットアナの測定原理(1/4)
S21の測定
１．ネットアナとは
？
信号の分離
信号源
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a1(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート１
より出力され、ポート2よりVNA本体に入り
カプラを通ってb2(測定受信部)に入力されます。
b2
測定受信部
b1
1P
DUT
2P
測定
VNAではa1(基準受信部)に入力された信号に
対して、b2(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S21=b2／a1
RSJP | 2006.06.21|
a2
a1
①
基準受信部
となります。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
40
4.1ベクトルネットアナの測定原理(2/4)
S11の測定
１．ネットアナとは
？
信号源
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
a2
a1
基準受信部
4. ネットアナの原理
b2
b1
測定受信部
5. 用語について
1P
DUT
2P
測定面
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
41
4.1ベクトルネットアナの測定原理(2/4)
S11の測定
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
信号を分岐
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a1(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート１
より出力され、DUTの入力コネクタで反射し
ポート１からVNAへ戻ってきます。
カプラを通ってb1(測定受信部)へ入力します。
a1
a2
①
基準受信部
b1
測定受信部
1P
b2
DUT
2P
測定面
測定
VNAではa1(基準受信部)に入力された信号に
対して、b1(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S11=b１／a1
RSJP | 2006.06.21|
信号源
信号の分離
となります。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
42
4.1ベクトルネットアナの測定原理(3/4)
S12の測定
信号源
１．ネットアナとは
？
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
a1
①
a2
基準受信部
b2
b1
測定受信部
5. 用語について
1P
RSJP | 2006.06.21|
DUT
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
2P
43
4.1ベクトルネットアナの測定原理(3/4)
S12の測定
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
信号を分岐
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a2(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート2
より出力され、ポート1よりVNA本体に入り
カプラを通ってb1(測定受信部)に入力されます。
a1
a2
①
基準受信部
b1
測定受信部
1P
b2
DUT
2P
測定
VNAではa2(基準受信部)に入力された信号に
対して、b1(測定受信部)に入力された信号の
変化を測定します。
S12=b1／a2
RSJP | 2006.06.21|
信号源
信号の分離
となります。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
44
4.1ベクトルネットアナの測定原理(4/4)
S22の測定
信号源
１．ネットアナとは
？
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
a1
①
a2
基準受信部
4. ネットアナの原理
b2
b1
測定受信部
5. 用語について
1P
2P
DUT
測定面
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
45
4.1ベクトルネットアナの測定原理(4/4)
S22の測定
１．ネットアナとは
？
信号源
信号の分離
信号を分岐
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
信号源から出力された信号を①の部分で
分岐し、分岐した1つの信号を
a2(基準受信部)に入力します。
分岐したもうひとつの信号はVNAのポート2
より出力され、DUTの入力コネクタで反射し
ポート２からVNAへ戻ってきます。
カプラを通ってb2(測定受信部)へ入力します。
①
基準受信部
b2
b1
測定受信部
1P
DUT
2P
測定面
測定
VNAではa2(基準受信部)に入力された信号に
対して、b2(測定受信部)に入力された信号が
どのように変化をするかを測定します。
S22=b2／a2
RSJP | 2006.06.21|
a2
a1
となります。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
46
4.2R&Sネットアナの測定原理
４ポートNWAの構造
a1
R1
R4
a4
R2
a2
Ref ch a2
Meas ch b2
Ref ch a4
Meas ch b4
Ref ch a1
Ref ch a3
Meas ch b3
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
R3
RF Generator 2
a3
Meas ch b1
１．ネットアナとは
？
信号源２
LO Generator
RF Generator 1
信号源１
DC
Bias
DC
Bias
DC
Bias
DC
Bias
3. ベクトルとスカラ
の違い
Reflektometer 3
Reflektometer 1
Reflektometer 4
Reflektometer 2
4. ネットアナの原理
3P
5. 用語について
1P
2P
4P
DUT
８チャネルレシーバ
(信号源2個、受信部各ポート2個)
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
47
4.3R&Sネットアナ測定原理
8ポートNWAの構造
信号源１
RF 信号
基準 ch a8
RF 信号
測定 ch b8
PORT 2
a8
b8
DC Bias
....
....
信号源４
リフレクト
メータ 2
リフレクト
メータ 1
PORT 1
基準 ch a2
5. 用語について
測定 ch b2
4. ネットアナの原理
a2
DC Bias
DC Bias
3. ベクトルとスカラ
の違い
基準 ch a1
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
b2
a1
b1
測定 ch b1
１．ネットアナとは
？
LO 信号
リフレクト
メータ 8
PORT 8
16チャネルレシーバ
(信号源4個、受信部各ポート2個)
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
48
4.4ネットアナで測定できるデバイス
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
アクティブデバイス
・アンプ(増幅器)
・チューナー
・ミキサ
パッシブデバイス(2ポート)
・電気回路
・アンテナ
・ケーブル
・コネクタ(アダプタ)
・アイソレータ
・アッテネータ(減衰器)
・リミッター
・フィルター
パッシブデバイス(3,4ポート)
・デュプレクサ
・フィルター(バランス型)
・サーキュレーター
・ディバイダー
・スプリッター
・コンバイナー
・マルチポートスイッチ
・カプラー
・バランス回路
マルチポートデバイス
・スイッチモジュール
・マルチポートモジュール
・LANケーブル
・マルチデュプレクサ
そのほかにも色々あります。
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
49
5.ネットアナで使用される用語(1/4)
Sパラメータ
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
Sパラを使用する場合は通常ネットアナでブリッジが内蔵されているものに使います。
お客様の中には言い易いので、それ以外でも使う人がいますので注意してください。
S11：ポート1から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
NWA
反射特性、入力インピーダンス特性
SWR、リターンロス測定、反射係数
タイムドメイン測定
P2
P1
S12
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
S12：ポート2から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
DUT
S11
S22
逆伝送特性、アイソレーション
S21
5. 用語について
S21：ポート1から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
S22：ポート2から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
利得、挿入位相、挿入損失
伝送係数、伝送成分の分離、
群遅延測定、
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
出力インピーダンス特性、
反射特性、
50
5.ネットアナで使用される用語(2/4)
S21：ポート1から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
１．ネットアナとは
？
利得、挿入位相、挿入損失
伝送係数、伝送成分の分離
群遅延測定、
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
伝送特性：S21の総称！！（通過特性、振幅特性とも言う)
デバイスの入力側から出力側までの通過特性を測定
3. ベクトルとスカラ
の違い
挿入損失：主にパッシブデバイス（フィルターなど）のときに使用されます。
入力信号がデバイスを通過したときに、減衰量するかを測定します。
単位は（dB）を使います。減衰特性ともいいます。
4. ネットアナの原理
利得特性：主にアンプ（増幅器）のゲイン特性を測定するときに使います。
単位は（ｄB）を使います。
挿入位相：デバイスを通過したときの位相のずれを測定します。
単位は（deg）を使います。
5. 用語について
伝送係数：伝送特性を(ｄB)ではなく、係数で表します。
伝送成分の分離：本来ベクトル(実数部、虚数部の合成)で本来の生データでの表示
実数部(REAL)と虚数部(IMAGNALY)に分けて表示します。
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
51
5.ネットアナで使用される用語(3/4）
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
S11：ポート1から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
反射特性、入力インピーダンス特性
SWR、リターンロス測定、反射係数
タイムドメイン測定、など
S22：ポート2から出た信号が
ポート2に帰ってくる測定
出力インピーダンス特性、
反射特性、など
反射特性：S11(S22) すべての総称
出された信号がどれくらい戻ってくるかを測定。
SWR：VSWR（Voltage Stand Wave Raitio）の略で日本語で電圧定在波比
人によっては“VS”、“VSWR”、“定在波比”、“SWR”、“電圧定在波比”
とさまざまな呼び方があります。
これもまた、出された信号がどれくらい戻ってくるかを電圧の比較で測定します。
単位はありませんが、通常画面全体を１（U）（ユニット）を使用します。
リターンロス：これは反射特性と同じことです。
出された信号がどれくらい戻ってくるかを測定。
単位は（ｄB）で表示されます。
入力インピーダンス特性：R±ｊｘで表現されます。
これはスミスチャートを使用し、DUTの入力部分のインピーダンス整合を
測定します。この判断基準として、リターンロス、SWRを使用することもあります。
出力インピーダンス特性：R±ｊｘで表現されます。
これはスミスチャートを使用し、DUTの出力部分のインピーダンス整合を
測定します。この判断基準として、リターンロス、SWRを使用することもあります。
タイムドメイン測定：横軸を周波数から逆フーリエ変換して、距離もしくは時間に置き換えて、ケーブルの障害位置
や、テスト基板のインピーダンスの変化を測定します。
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52
5.ネットアナで使用される用語(4/4)
S12：ポート2から出た信号が
ポート1に帰ってくる測定
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
逆伝送特性、アイソレーション
逆伝送特性：デバイスの出力側から入力側までの
通過特性を測定。
アイソレーション：主にアクティブデバイスの測定に使用します。
送り出した信号がどれだけ戻ってくるかを測定します。
通常のS１２測定で単位は（dB）です。
4. ネットアナの原理
5. 用語について
このほかにもまだまだ色々な用語があります。
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
53
御質問はありませんか？
１．ネットアナとは
？
2. ネットワークアナ
ライザの歴史
3. ベクトルとスカラ
の違い
4. ネットアナの原理
5. 用語について
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54
目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.イムドメイン
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キャリブレーション(校正)
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1.なぜネットアナは校正を行うのか？
ベクトルネットワークアナライザはスペアナやパワーメータと異なります。
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
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SPA、PMは出力された信号をそのまま測定するため、測定値が
＊＊dBm(絶対値)で表されます。
VNAは内部で発生させた信号を2つに分岐し、1つを内部の基準受信部
入力し、もうひとつの信号をDUTを通過して、測定受信部に入力します。
この時に基準受信部と測定受信部の測定値の差が測定結果となります
(測定結果は＊＊dB(相対値))。
よってVNAを使用する場合は、DUTを測定する前に基準受信部と測定
受信部をあわせなければなりません。
そのためVNAでは測定前に必ずキャリブレーション(校正)を行う必要が
あります。
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57
1.なぜネットアナは校正を行うのか？
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
測定前のキャリブレーション(校正)と測定器の定期
校正のちがいについて
測定前のキャリブレーション(校正)
測定者自身
毎日もしくは測定を行う前に、測定器を校正することにより、測定用RFケーブルや
コネクタの誤差補正を行います。
測定器の定期校正
指定の校正機関(R&Sサービスセンター)
1年毎もしくは定期的に測定器本体の規格(出力レベル、周波数確度、など)
をチェックし調整を行います。
(＊R&Sの推奨は1年毎の校正です。)
本セミナーでは測定前のキャリブレーション(校正)について紹介します。
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58
2.校正の種類
2.1Normalization CAL
S21校正、スルー校正、トランスミッション校正、
などさまざまな呼び方があります。
１．なぜ校正？
ポート１とポート2を接続する校正
2. 校正の種類
行っている補正
・振幅、位相のみの校正
信号源
信号を分岐
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
測定
・伝送測定
・位相測定
a2
a1
基準受信部
b1
b2
測定受信部
5. 自動校正キット
について
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1P
コネクタ端での校正を行っていないため
反射測定は出来ません。
2P
校正面
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59
2.校正の種類
2.2 1ポート校正
１．なぜ校正？
反射校正、S11校正
ポート１においてOPEN,SHORT,MATCH
を行うことにより、コネクター端での反射測定が行える。
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
行っている補正
・ポート1における振幅補正
・ポート1における、位相補正
測定
・リターンロス測定
・インピーダンス測定
・SWR測定など
信号源
信号を分岐
a2
a1
基準受信部
b1
b2
測定受信部
1P
2P
校正面
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60
2.校正の種類
2.3 1パス2ポート校正
１．なぜ校正？
ポート１
・OPEN、SHORT、MATCH
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
ポート1とポート2を接続してスルー
行っている補正
・ポート１のコネクタマッチング
・ポート1，2間の振幅、位相補正
信号源
信号を分岐
a2
a1
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
基準受信部
測定
ポート１
・S11測定(リターンロス、SWRなど)
・ポート1，2間での振幅，位相測定
1b
b2
測定受信部
1P
2P
校正面
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61
2.校正の種類
2.4 TOSM校正
１．なぜ校正？
ポート１
・OPEN、SHORT、MATCH
2. 校正の種類
ポート2
・OPEN、SHORT、MATCH
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
TOSMとは：
T(Through、スルー)、O(Open、オープン)
S(Short、ショート)、M(Match、マッチ、終端)の校正の
省略です。
フル2ポート校正、OSLT校正、フル12ターム校正
などの呼び方をします。
ちなみにOSLTはO(Open、オープン)、S(Short、ショート)
L(Load、ロード、終端)、 T(Through、スルー)の略です。
ポート１，2を接続して
スルー校正
行っている補正
・ポート１，２のコネクタマッチング
・ポート1，2間の振幅、位相補正
測定
Sパラ測定が可能
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62
2.校正の種類
2.4 TOSM校正
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
信号源
信号源
信号を分岐
3.校正では行われ
ること
信号を分岐
a2
a1
a1
①
基準受信部
4. 校正キットの種
類
b1
b2
2P
b2
2P
1P
測定面
校正面
ポート１の校正
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基準受信部
測定受信部
測定受信部
1P
5. 自動校正キット
について
b1
a2
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ポート2の校正
63
2.校正の種類
2.5 TOM校正
１．なぜ校正？
ポート１
・OPEN、MATCH
2. 校正の種類
ポート2
・OPEN、MATCH
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
TOMとは：
T(Through、スルー)、O(Open、オープン)
M(Match、マッチ、終端)の校正の省略です。
Short(ショート)校正を省略した校正でTOSM
とほぼ同等の校正精度を得ることが出来ます。
ポート１，2の間で
スルー校正
行っている補正
・ポート１，２のコネクタマッチング
・ポート1，2間の振幅、位相補正
測定
Sパラ測定が可能
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64
2.校正の種類
2.6 TRL校正
１．なぜ校正？
TRLとは：
T(Through、スルー)、R(Refrect、リフレクト、オープンもしくはショートを使用)
L(Line、ライン)校正の省略です。
この校正はマイクロストリップ基板を使用したときに使われる校正方法です。
2. 校正の種類
T
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
プローバステーションを使用しての
オンウェハ測定に使用。
R
L
校正用基板
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65
2.校正の種類
2.7 TRM校正
１．なぜ校正？
TRMとは：
T(Through、スルー)、R(Refrect、リフレクト、オープンもしくはショートを使用)
M(Match、マッチ、終端)校正の省略です。
この校正はマイクロストリップ基板を使用したときに使われる校正方法です。
2. 校正の種類
T
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
プローバステーションを使用しての
オンウェハ測定に使用。
R
M
50
校正用基板
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66
2.校正の種類
2.8 TNA校正
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
TNAとは：
T(Through、スルー)、N(Network、ネットワーク)、A(Attenuator、アッテネータ)
校正の省略です。
この校正はデバイスが小さく冶具を使用して測定するような場合、冶具込みで
校正を行います。
この冶具内で校正を行う
3.校正では行われ
ること
Network
Short
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
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測定用冶具
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Through
Attenuation
校正用基板
67
2.校正の種類
2.8 オフセットショート校正
１．なぜ校正？
オフセットショート校正とは：
導波管を用いた校正を行う時にこの校正を使用します。
最初にショートを校正し使用する周波数のλ/4の波長をずらしたところで
もう一度ショート校正を行う校正方法です。
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
その他にも色々な校正方法があります。
5. 自動校正キット
について
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68
3.校正で行われること
VNAの校正で一番良く使われている校正方法TOSM
の校正で実際にVNA内部で何をしているのか見て行きます。
１．なぜ校正？
・TOSM校正（フル2ポート校正、フル１２ターム校正）について
なぜ１２ターム校正というのか？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正において以下のことを補正しています。
・ソースマッチ( 信号源側のポート端補正）
・ロードマッチ(負荷側のポート端補正）
・方向性(NWA内で使われている、ブリッジもしくはカプラの補正)
・伝送周波数応答(伝送周波数の補正)
・反射周波数応答(反射周波数の補正)
・アイソレーション(クロストーク、NWA装置内の信号の漏れ)
この補正を２ポートで行うので×２で、１２ターム校正といいます。
フル２ポート校正を簡単に言うと
オープン校正で∞Ω、ショート校正で０Ω、マッチ校正で５０Ωと行い
ケーブル先端で５０Ωと決め付けることを行っています。
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69
3.校正で行われること
3.1 TOSM校正(スルー校正)
１．なぜ校正？
振幅補正
スルー校正を行うことにより通過特性の振幅のばらつきを補正する。
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正前
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校正後
70
3.校正で行われること
スルー位相
3.1.1 TOSM校正(スルー校正)
１．なぜ校正？
位相補正
スルー校正を行うことにより通過特性の位相のばらつきを補正する。
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正前
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校正後
71
3.校正で行われること
3.2 TOSM校正(オープン校正)
１．なぜ校正？
オープンを接続して校正することにより、開放(オープン)の
位相ばらつきを補正する。
点となる
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正前
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校正後
72
3.校正で行われること
3.3 TOSM校正(ショート校正)
１．なぜ校正？
ショートを接続して校正することにより、短絡(ショート)の
位相ばらつきを補正する。
点となる
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正前
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校正後
73
3.校正で行われること
マッチ
3.4 TOSM校正(マッチ校正)
１．なぜ校正？
マッチ(終端)を接続して校正することにより、終端(マッチ)の
位相ばらつきを補正する。
点となる
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
校正前
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校正後
74
4.校正キットの種類
4.1 同軸校正キット
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
・N型校正キット(９GHz,18GHzの2種類ある)
・N型(75Ω)校正キット
・F型校正キット
・7/16コネクタ校正キット
・3.5mm校正キット(９GHz,26.5GHzの2種類ある)
・K(PC2.92mm)校正キット
・2.4mm校正キット
・1.85mm校正キット
・V(1.85mm)校正キット
・1mm校正キット
5. 自動校正キット
について
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75
4.校正キットの種類
4.2 マイクロストリップ用校正キット
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
マイクロストリップ基板など、プローバ
ステーションを使用して測定するデバイスは
プローブごとに形状、ピッチ(ピンとピンの間隔)
が異なっているため、プローバメーカに仕様
を確認する必要がある。
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
プローバステーションイメージ図
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2ﾎﾟｰﾄ用校正基板
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4ﾎﾟｰﾄ用校正基板
76
4.校正キットの種類
4.2 導波管校正キット
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
導波管は周波数によって、導波管の内径が
すべて違うため、周波数ごとに購入する必要
があり、また、規格によって呼び方が異なって
いるため、注意して選ばなければならない。
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
その他にも色々な校正ｷｯﾄがあります。
5. 自動校正キット
について
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77
5.自動校正キット
オートキャルユニットの利点
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
校
正
時
間
オートキャルユニット
マニュアルキット
約20秒(2ポート)
約5分(2ポート)
約30秒(4ポート)
約10分(4ポート)
約2分(8ポート)
約30分(8ポート)
2回(2ポート)
8回(2ポート)
4回(4ポート)
24回(4ポート)
8回(8ポート)
88回(8ポート)
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
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コ着
ネ脱
ク回
タ数
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78
5.自動校正キット
マニュアル校正
自動校正
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
３
１
４
２
P1
校正面
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
１
４
３
２
2ポートから４ポートまで
１接続で校正が可能
OPEN
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OPEN
SHORT
SHORT
MATCH
MATCH
スルー
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P2
アダプタ
79
5.自動校正キット
R&S オートキャリブレーションユニット
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
ZV-Z51
ZV-Z52
4ポート(８GHｚ)
2ポート(１８GHｚ)
4ポート(２４GHｚ)
ZV-Z58
8ポート一体型(8GHz)
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80
１．なぜ校正？
2. 校正の種類
3.校正では行われ
ること
4. 校正キットの種
類
5. 自動校正キット
について
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御質問はありませんか？
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81
目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
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82
ネットワークアナライザの基礎
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
83
光信号と高周波の関係
1. なぜデバイスを
測定するのか?
入力信号
出力信号
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
反射信号
光信号
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
DUT
RF信号
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
84
なぜデバイスの測定が必要なのか?
1. デバイス単体の測定 – 代表的なデバイス
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
• 開発、テストの必要性
• 仕様を確かめる必要性
フィルター
2. 通信信号を通して使用するときに、ひずまない信号を保証する必
要があります。
DUT
4. アプリケーション
について
• 線形回路
5. ラインナップ
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アンプ
ミキサ
リニア利得
リニア位相/リニア群遅延
•非線形回路
高調波,
相互変調ひずみ
飽和領域
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
85
振幅、位相の必要性
4. タイムドメインの特徴
1. 線形回路の特性
S21
1. なぜデバイスを
測定するのか?
S11
S22
振幅
S12
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
時間
2. マッチング回路を設計するため
に、複合インピーダンスが必要にな
ります。
i(x,t)
dV(x,t)
L'
V(x,t)
5. ベクトル正確性の強化
I(x+dx,t)
dI(x,t)
C'
V(x+dx,t)
5. ラインナップ
誤差信号
測定値
真値
dx
3. デバイスモデルを作るために、複
合回路が必要になります。
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86
波長： λ
1. なぜデバイスを
測定するのか?
9 kHz 6 MHz 1GHz 20 GHz 40 GHz
33 km 50 m
2. 私たちが行う測
定とは?
5. ラインナップ
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30 cm 1.5 cm 7.5 mm
波長
I
+
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
λ = c /f
低周波数
コンポーネント長
• 波長 >> コンポーネントの長さ
• 低周波ではどこの電圧、電流を測定
同じでとなります。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
しても値は
87
伝送ラインの基礎
波長
1. なぜデバイスを
測定するのか?
コンポーネント長
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
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高周波数
• 波長 が同等または、<< 伝送線路の中間
• 伝送ラインは電力を伝えるために必要
• 高周波では接続においてインピーダンス整合による反射が発生し
ます。
• 高周波ではどこの電圧、電流を測定しても値が変わってきます。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
88
複合AC電圧量
V ( t ) = V 0 ⋅ cos( ω t + ϕ )
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
Im
Vk
1 jωt − jωt
cos(ωt ) = ( e + e )
2
V (t ) = V k ⋅ e
Vo j
Vk =
e
2
jω t
*
+V k ⋅e
j
-j
− j ωt
U(t)
V k*
wt
Re
-w t
Vo − jϕ
V *k =
⋅e
2
U
Im
cos(ωt)
t
t=0
ϕ
Re xx
cos(ωt+ ϕ)
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
89
伝送ラインの基礎
I,V
I
1. なぜデバイスを
測定するのか?
V
I
V
R
2. 私たちが行う測
定とは?
I
3. ネットワークアナ
ライザについて
V
Re
t
I,V
I
V
R=
I
Im
Im
V
I
L R
V
V
t
ZL = jωL
Re
I
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
I,V
I
C
V
Im
V
I
I
t
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ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
V
Re
ZC =
1
jωC
90
スミスチャート
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
+R
0
∞
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
-jX
複素インピーダンス面
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
.2 .4
±
180°
+jX
Polar チャート
90
°
ZL=0 (short)
r=1;
180°
ZL= Z0
r=0
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
.6 .8
1.0
0
°
90
°
Constant
X
Constant
R
ZL=∞ (open)
r=1;
0°
スミスチャート
91
デバイスのインピーダンス (例:ライン)
i(x,t)
dV(x,t)
dI(x,t)
L'
1. なぜデバイスを
測定するのか?
V(x,t)
I(x+dx,t)
C'
• RLC ⇒ インピーダンス (例、 50 Ω)
⇒ V / I 位相シフト
V(x+dx,t)
• インピーダンス ⇔反射
• 挿入損失, 位相シフト
dx
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
入力信号
出力信号
反射信号
4. アプリケーション
について
光信号
理想信号
伝送信号
RF信号
基準信号
伝送信号
5. ラインナップ
基準信号
x
to
to+t
to
to+t
伝送線路端
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x
伝送線路端
92
Z０(50Ω)終端をした伝送ライン
1.
Z0
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
2.
4.
Vinc
x
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
3.
Vrefl = 0!
実際の信号は終端され反
射しない.
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
93
ショートを使用した伝送ライン
1.
4.
2.
2. 私たちが行う測
定とは?
実際の信号はすべて反射さ
れ戻ってくる。
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
Vinc
3.
ZVx
SHORT
1. なぜデバイスを
測定するのか?
I, V envelope traces
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V
R=
I
V=0
I=x
f ≠ const,
l ≠ const
94
オープンを使用した伝送ライン
1.
2.
4.
2. 私たちが行う測
定とは?
実際の信号はすべて反射
され戻ってくる。
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
90°
3.
ZVx
OPEN
1. なぜデバイスを
測定するのか?
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
V
R=
I
V=x
I=0
f ≠ const,
L ≠ const
95
２５Ωを使用した伝送ライン
1.
1. なぜデバイスを
測定するのか?
ZL= 25 Ω
4.
Vrefl
2.
2. 私たちが行う測
定とは?
実際の信号の一部は反射して
信号減へ戻る。
3. ネットワークアナ
ライザについて
I
3.
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
V
ZVx
電圧 / 電流の波形パターンは、オ
ープンやショートを使用しても“０”
にはならない。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
96
反射係数
反射係数
r=
反射損失
a = - 20 log r
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
V出力
ZL − Z0
r=
ZL + Z0
U(x)
VSWR
Vmax 1 + r
S=
=
Vmin 1 − r
反射なし
ZL = Z0
0
5. ラインナップ
-∞
dB
RSJP | 2006.06.21|
V反射
1
Umax
Umin
x
全反射
ZL = オープン、ショート
r(反射係数)
1
a(反射損失)
0 dB
s(SWR)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
∞
97
高周波デバイスの特徴
入力信号
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
a
出力信号
b2
反射信号
b1
伝送特性
反射特性
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
光信号
反射信号 = b1
a
入力信号
出力信号
入力信号
=
b2
a
5. ラインナップ
反射損失
VSWR
S11, S22
RSJP | 2006.06.21|
群遅延測定
伝送特性
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
S21, S12
98
伝送パラメータ
V(入力)
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
V (出力)
DUT
V(出力)
T=
V(入力)
伝送係数
3. ネットワークアナ
ライザについて
挿入損失 ( dB)
V(出力)
= - 20 log
V(入力)
利得( dB)
= 20 log
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
V(出力)
V(入力)
99
なぜSパラメータを使うのか？
DUT
S21
1. なぜデバイスを
測定するのか?
S11
S12
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
S22
•デバイスの応答
•測定系との関連 (利得、損失、反射係数)
•さまざまなデバイスにSパラメータで 対応
•シミュレーションツールで容易にSパラメータファイルを通じて
使用可能
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
100
Sパラメータ測定
DUT
a1
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
S21
S11
S22
b1
a2
S12
Port 1
S11 =
b2
Port 2
反射信号 b1
=
a2= 0
出力信号 a1
|
伝送信号 b 2
=
S21 =
出力信号 a1 a2= 0
|
反射信号 b 2
=
S22 =
出力信号 a 2
|a = 0
伝送信号
|a = 0
b1
=
S12 =
出力信号 a 2
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
1
1
101
線形回路、非線形回路の動作
線形回路の動作
t0
1. なぜデバイスを
測定するのか?
位相シフト ↔ t0 • 出力信号は振幅と位相のみ変わ
時間
ります。
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
f1
入力
周波数
出力
DUT
非線形回路の動作
4. アプリケーション
について
時間
•出力周波数が変わることもあります。
(例．ミキサを使用した場合など)
•希望波の他に周波数が発生
5. ラインナップ
f1
RSJP | 2006.06.21|
• 入力信号と出力信号の関係は比
例しています
時間
周波数
f1
周波数
(高調波, 相互変調)
• 利得は必ずしもコンスタントでは
ありません。
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
102
線形回路の動作
歪みの無い伝送の評価
帯域幅
1. なぜデバイスを
測定するのか?
帯域幅
周波数
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
位相
3. ネットワークアナ
ライザについて
振幅
2. 私たちが行う測
定とは?
周波数
周波数
振幅一定
位相はリニアに変化
(例、 小信号の理想的なアンプ)
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
103
線形回路
周波数による振幅変動
1. なぜデバイスを
測定するのか?
F (t ) = sin wt + 1 / 3 sin 3wt + 1 / 5 sin 5wt
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
振幅
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
周波数
RSJP | 2006.06.21|
周波数
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
周波数
104
線形回路
周波数による位相変動
1. なぜデバイスを
測定するのか?
F (t ) = sin wt + 1 / 3 sin 3wt + 1 / 5 sin 5wt
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
周波数
0
°
180
°
360
°
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
周波数
105
位相遅延測定
線形歪みをどのようにして測定するか？
1. 位相
1. なぜデバイスを
測定するのか?
45°/Div
LIN φ
CH1 S11
50 ø/
2. 位相直線性
REF 0 ø
250 ø
900 MHz
LIN φ
CH1 S11
200 ø/
REF -1 kø
2. 私たちが行う測
定とは?
〈 0
ø
-1666ø
200°/Di
v
大きい分解能
50 ø/
1:
900 900
MHz MHz
0 ø
200 ø/
〈 -1 k ø
CPL
CPL
3. ネットワークアナ
ライザについて
1
FIL
10k
-250 ø
START
Date:
10 MHz
11.MAY.01
100 MHz/
STOP 1 GHz
3. 電気長補正
-2 kø
START
Date:
10 MHz
11.MAY.01
100 MHz/
STOP 1 GHz
14:29:36
14:28:25
LIN φ
CH1 S11
1°/Div
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
FIL
10k
1 ø/
REF 0 ø
非測定物:
1:
-0.542ø
900 900
MHz MHz
5 ø
OFS
1 ø/
〈 0 ø
1
細かい分解能
CPL
ケーブル
FIL
300
-5 ø
START
Date:
RSJP | 2006.06.21|
10 MHz
11.MAY.01
100 MHz/
STOP 1 GHz
14:30:39
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
106
群遅延測定：Group Delay (GD)
位相の非直線性の測定
1. なぜデバイスを
測定するのか?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
位相 Φ
2. 私たちが行う測
定とは?
周波数
群遅延リップル
ω
Δω
ΔΦ
τ
g
τ
平均遅延
0
GD =
-dΦ
dω
=
-dΦ
360°*
df
周波数
ω
非測定物：フィルター
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
107
なぜ群遅延測定なのか？
さまざまな位相リップルに対する異なった歪み
Phase Φ
2. 私たちが行う測
定とは?
急峻な位相リップル
Phase Φ
滑らかな位相リップル
1. なぜデバイスを
測定するのか?
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
小さいGD リップル
大きい GD リップル
Group Delay
4. アプリケーション
について
Group Delay
3. ネットワークアナ
ライザについて
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
108
非線形回路 (1)
飽和領域
1. なぜデバイスを
測定するのか?
時間
時間
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
f1
周波数
基本波
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
f1
2f1
3f1
周波数
高調波
109
非線形回路 (2)
2信号測定
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
ミキサ測定
RF信号とLO信号の
周波数が異なる
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
変換損失
IF = RF ± LO
IF = RF ± 3LO 付帯値
IF = RF ± 5LO
...
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
希望値
･･
･
110
非線形回路 (3)
２信号測定
1. なぜデバイスを
測定するのか?
相互変調ひずみ
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
Pout
Pin
f1
RSJP | 2006.06.21|
f2
f
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
2f1-f2 f1
f2 2f2-f1
f
111
ネットワークアナライザとスペクトラムアナライザの違い
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
決まった信
号の測定
振幅(絶対値)
1. なぜデバイスを
測定するのか?
振幅(比較測定）
* RBW
Ref -40 dBm
*
Att
0 dB
10 kHz
VBW 30 kHz
SWT 200 ms
-40
A
-50
1 AP
CLRWR
-60
分からない信
号の測定
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
Center 100 MHz
Date:
• 決まった周波数信号の伝送
• コンポーネント、電気回路、
デバイスを測定
• 信号源と受信部が一体となった
測定器
• 振幅と位相の比較測定を行う
• ベクトル誤差補正機能
22.MAY.2001
2 MHz/
Span 20 MHz
09:52:55
• 未知の信号に対しての信号特性
測定
• 信号特性の測定
• 受信部のみの測定器
• 複雑な信号を復調し測定が可能
• スカラーネットアナとして使用可能
(位相は測れない)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
112
NWAのコンセプト
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
ダイレクトジェネレータ/
レシーバアクセス
RSJP | 2006.06.21|
測定ポート、
1P,2P,3P,4P
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
ダイレクトジェネレータ/
レシーバアクセス
113
NWAのコンセプト
1. なぜデバイスを
測定するのか?
フロントエンド
テストセット
コンバータ
b1
2. 私たちが行う測
定とは?
PORT １
A
a1
A
A
3. ネットワークアナ PORT 2
ライザについて
測定制御
フロントパネル
LCD
D
D
D
a
b
A
2
D
keys
2
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
reference
oscillator
signal
generator
first second
local oscillator
CPU
interfaces
メインプロセッサ
信号源
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
114
基本波, 高調波, サンプリング整合
RF in
IF
RF in
IF
≈
1. なぜデバイスを
測定するのか?
LO
LO
≈
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
Fundam.
1.ダイナミックレンジ
2.スプリアス
3.簡単なコンバージョンロス測定
4.コスト
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
J
J
J
L
≈
周波数
逓倍器
2. 私たちが行う測
定とは?
Sampling
L
L
L
J
115
NWA テストセット
4チャネル受信機の構成
1. なぜデバイスを
測定するのか?
Meas. Channel B
2. 私たちが行う測
定とは?
Ref. Channel R2
Port 2
3. ネットワークアナ
ライザについて
Sou rce
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
Port 1
Ref. Channel R1
Meas. Channel A
Test set
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
116
ZVx ハードウェアコンセプト
4チャネル受信機を持った ZVR と ZVC
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
Measurement
Channel B
ZVR-B24
Reference.
Channel R2
ZVR-B22
ZVR-B25
Input 1
b2
PORT 2
a2
3. ネットワークアナ
ライザについて
Source
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
Reference
Channel R1
Reference
channel ports
Output a1
ZVR-B21
a1
PORT 1
b1
ZVR-B6
Measurement
Channel A
RSJP | 2006.06.21|
ZVR-B25
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
ZVR-B23
ZVR-B25
Input b1
117
ZVx ハードウェアコンセプト
4チャネル受信機を持った ZVK
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
Measurement
Channel b 2
b2
INPUT b2
R2 CH IN
Reference
Channel a 2
R2 CH. OUT
b2
ZVM(K)-B22
DC Bias
a2
Generator
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
ZVM(K)-B24
DC Bias
ZVM(K)-B21
a1
b1
PORT 2
PORT 1
R1 CH. OUT
Reference
Channel a 1
R1 CH. IN
Measurement
Channel b 1
RSJP | 2006.06.21|
ZVM(K)-B23
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
b1
INPUT b1
118
ZVx ハードウェアコンセプト
Ref ch a2
2. 私たちが行う測
定とは?
Meas ch b2
3. ネットワークアナ
ライザについて
PORT 2
Reflectometer 2
1. なぜデバイスを
測定するのか?
各ポートに受信機を持った
ZVA,ZVB, ZVT8 (2port)
4. アプリケーション
について
Reflectometer 1
DC Bias
Ref ch a1
Meas ch b1
LO Generator
RF Generator 1
DC Bias
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
PORT 1
5. ラインナップ
119
ZVx ハードウェアコンセプト
４ポートNWAの構造
a1
R1
R4
a4
R2
a2
Ref ch a2
Meas ch b2
Ref ch a4
Meas ch b4
Ref ch a1
Ref ch a3
Meas ch b3
2. 私たちが行う測
定とは?
R3
RF Generator 2
a3
信号源２
Meas ch b1
1. なぜデバイスを
測定するのか?
LO Generator
RF Generator 1
信号源１
DC
Bias
DC
Bias
DC
Bias
DC
Bias
3. ネットワークアナ
ライザについて
Reflektometer 3
Reflektometer 1
Reflektometer 4
Reflektometer 2
4. アプリケーション
について
3P
1P
2P
4P
5. ラインナップ
DUT
８チャネルレシーバ
(信号源2個、受信部各ポート2個)
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
120
信号の分配
DUT
信号源
1. なぜデバイスを
測定するのか?
b2
a2
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
測定
チャネル
スプリッタ
ブリッジ
ダブルカプラ
基準に信号を供給
測定用の信号と基準信号をを分離
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
121
方向性(Directivity)
a1
Test Port
1. なぜデバイスを
測定するのか?
信号源からの漏れ
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
b1’
b'1
測定された信号
b1
b1
Directivity=
b‘1
b1
a1
4. アプリケーション
について
理想的終端
Test Port
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
b‘1
b1=0
b1‘
理想的終端 ≈ Directivity (dB) ≈
b1
∞
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
122
方向性の確度への影響
• 方向性(Directivity):
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
カプラ/ブリッジなど結合器内で反射方向に流れる信号を分
離する結合器の性能尺度
• クロストークの解釈
• 測定信号を合わさって、誤差電圧を引き起こします。
• 「システム誤差補正」を行なうことによる補正
(終端器に依存)
U
0,056
-25 dB
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
A
真値
A:真値
E:誤差信号
M:測定値
U不確かさ
信号源
E
0,01
-40 dB
M
0,066
-23.6 dB
DUT
-23.6 dB
0,046
-26.7 dB
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
測定チャネル
123
IF フィルター(IF.B.W)
アナログ信号
frontend
ディジタルIFフィルター
converter
A
1. なぜデバイスを
測定するのか?
A
A
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
A
reference
oscillator
signal
generator
D
D
D
D
Digital signal
processing
DSP
TP
Main
CPU
first second
local oscillator
synthesizer
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
ZVR, ZVC,
ZVK
ZVA,ZVB, ZVT
RSJP | 2006.06.21|
1 Hz … 10 kHz(ディジタルフィルター)
26.5 kHz. (フィルター無し)
1 Hz … 1MHz(ZVBは500KHz)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
124
一般的なアプリケーション
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
2信号測定
Hot Sパラメータ
相互変調歪み
変換損
1信号測定
高調波
ミキサ
アンプ
利得
変換損失
スプリアス
アップ/ダウン変換損
位相 / 群遅延(GD)
リターンロス / VSWR
インピーダンス
Sパラメータ
アッテネータ, ....
フィルター
スイッチ
アンテナ
チューナー
アダプター
ケーブル
サンプラー
その他
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
125
必要なNWAの測定範囲は?
1. なぜデバイスを
測定するのか?
9 kHz
300 kHz
10 Hz
10MHz
20 kHz
4 GHz
8 GHz
24 GHz
20 GHz 40 GHz
ZVR + ZVRE
ZVR + ZVRE + ZVRL
2. 私たちが行う測
定とは?
ZVR + ZVRE + ZVRL
ZVC + ZVC
3. ネットワークアナ
ライザについて
ZVB4 (2,3,4 ports)
ZVB8 (2,3,4 ports)
ZVB20 (2,4 ports)
4. アプリケーション
について
ZVT8 (2...8 ports)
ZVA8 (2,4 ports)
5. ラインナップ
ZVA24 (2,4 ports)
ZVK(2port)
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
126
R&S ZVA シリーズ
型名
R&S ZVA8
(ポート数：2,
R&S ZVA24
(ポート数：2,
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
周波数範囲
：300KHz-8GHz
4ポート)
：10MHz-24GHz
4ポート)
特長
・世界最速の3.5μS/ポイントでの掃引が可能
・広範なダイナミックレンジ135dB(ﾎﾟｰﾄ間接続)
・広範なダイナミックレンジ145dB (ﾀﾞｲﾚｸﾄｱｸｾｽにて)
・100以上のチャネル及びトレース数
・1台でミキサの測定、アンプのIMD測定が可能
・ローデ・シュワルツ独自のリフレクトメータコンセプト
各チャネルに基準・測定受信部、2ポートに
1つの信号源を搭載
・パルスアンプの測定が可能
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
127
R&S ZVB シリーズ
型名
周波数範囲
R&S ZVB4 ：300KHz-4GHz
(ポート数：2,3,4ポート)
R&S ZVB8 ：300KHz-8GHz
(ポート数：2,3,4ポート)
R&S ZVB20 ：10MHz-20GHz
(ポート数：2, 4ポート)
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
特長
・世界最速の3.5μS/ポイントでの掃引が可能
・広範なダイナミックレンジ120dB
・100以上のチャネル及びトレース数
・1台でミキサの測定が可能
・ローデ・シュワルツ独自のリフレクトメータコンセプト
各チャネルに基準・測定受信部、2ポートに
1つの信号源を搭載
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
128
R&S ZVT8
型名
周波数範囲
R&S ZVT8 ：300KHz-8GHz
(ポート数：2-8ポート)
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
ZV-Z58 8ﾎﾟｰﾄｵｰﾄｷｬﾙﾕﾆｯﾄ
特長
・世界初の8ポート一体型ネットワークアナライザ
・1ポイントあたり3.5μSの高速掃引
・8ポートオートキャルを対応
・広範なダイナミックレンジ120dB
・ローデ・シュワルツ独自のリフレクトメータコンセプト
各チャネルに基準・測定受信部、2ポートに
1つの信号源を搭載
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
129
R&S ZVR シリーズ
1. なぜデバイスを
測定するのか?
型名
周波数範囲
R&S ZVR
：300KHz-4GHz
R&S ZVRE ：9KHz-4GHz
R&S ZVRE ：10Hz-4GHz
(ポート数：2ポート)
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
特長
・アンテナ校正用の周波数９KHzからの対応
・9KHzからSパラメータ測定可能
・下限周波数10Hz(ﾀﾞｲﾚｸﾄｱｸｾｽにて)の対応
・ダイナミックレンジ最大145dB
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
130
R&S ZVK
1. なぜデバイスを
測定するのか?
型名
周波数範囲
R&S ZVK ：10MHz-40GHz
(ポート数：2ポート)
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
特長
・40GHzまで対応のネットワークアナライザ
・ポート間で120dB のダイナミックレンジを実現
・ダイナミックレンジ最大145dB (ﾀﾞｲﾚｸﾄｱｸｾｽ使用時)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
131
1. なぜデバイスを
測定するのか?
御質問はありませんか？
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
132
目次
1. なぜデバイスを
測定するのか?
2. 私たちが行う測
定とは?
3. ネットワークアナ
ライザについて
4. アプリケーション
について
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
5. ラインナップ
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
133
VNAを使用した
アプリケーション
0,12
1
0, 1
1,4
7
60
8
0,1
0,6
1,6
1,
8
0,
5
50
19
0,
06
2
40
0,
15
4
0
30
1
3
0 ,6
0 ,3
0 ,2
0
14
05
0, 4
4
0, 2
2
4
3
0,0
1
0, 23
10
0,01
0,24
170
Port 3
0,1
20
5
10
160
0, 2
0,02
50
20
0,26
-10
-170
10
8
0
0,4
7
0,2
-16
5
0,2
-2 0
0,48
0, 27
0,49
Port 4
0,1
0,25
20
10
5
4
3
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,00
0
0
20
±180
Port 2
6
0,1
70
1,2
0, 8
Port 1
DUT
DUT
0,15
0,2
0
0,
0,
0, 0
test fixture
0,
0
0,14
80
0, 7
12
0,9
8
0,0
7
13
110
0,8
0 ,0
0,13
90
100
20
0,11
0, 10
0,0
9
0,3
9
0, 2
0
0 ,4
-1 5
-3 0
4
6
0
-4
31
0,
3
-1
1,6
-6 0
0,7
1,4
1
-7 0
-80
0,36
0,37
-1 10
-100
-90
0,35
0
0,4
0
0,
3
42
1
0,4
0, 40
0,38
0,39
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
1,2
0,3
4
0,9
3
0,8
0 ,3
-1 2
RSJP | 2006.06.21|
-50
0,
44
2
1,8
0,6
2
0
0,5
0,3
5
-1
4
0,4
30
0,
3
0,4
134
1. 1ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
アンテナ測定
アンテナ(非測定物)
測定項目
・リターンロス測定
(S11)
・インピーダンス測定
(スミスチャート表示)
など
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
ケーブル
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
135
2. 2ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
フィルター測定
測定項目
・Sパラ測定
(S11,S21,S12,S22)
・インピーダンス測定
(スミスチャート表示)
・3dB 帯域幅測定
など
フィルタ
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
136
2. 2ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
フィルター測定
測定結果
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
Sパラ測定
３ｄB帯域幅測定測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
137
3. 3ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
デュプレクサ、3ポートスイッチ
ディバイダ、スプリッタなど
測定項目
・Sパラ測定
(S11－S33)
・ミックスモードSパラ測定
(Sd21など)
・ポート間アイソレーション測定
(S31など)
など
DUT
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
3ポートデバイス接続図
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
138
3. 4ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
平衡回路、4ポートスイッチ
4ポートスプリッタなど
測定項目
・Sパラ測定
(S11－S44)
・ミックスモードSパラ測定
(Sdd21、Scc21など)
・ポート間アイソレーション測定
(S24など)
など
DUT
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
4ポートデバイス接続図
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
139
4. 6ポートデバイス測定
WLANのフロントエンド モジュール
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
u 特長
u
6RFポート
u
2DCポート
u 測定項目
Vdd = 3.3V (7..8mA)
2.4 GHz RX
スイッチ制御
Vc1, Vc2 = 0 or 3.3V
BPF
Diplexer
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
u
Sパラメータ
u
伝送特性
u
アイソレーション
u
ゲイン
u
電流供給
u
電圧検波
5 GHz RX
ANT1
LNA
Power
DETECTOR
2.4 GHz TX
ANT2
LPF
Diplexer
5 GHz TX
u
電力効率
u
高調波測定(2nd、3rd)
DPDT
switch
LPF
検波器
(PD = 0 .. 1.0V)
WLANフロントエンド モジュール
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
140
4. 6ポートデバイス測定
1. 1ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
チャネル ビット
DC入力 1V
DC入力10V
2. 2ポートデバイス
One Box!
diplexer
TX 2
switch
TX 1
ANT1
diplexer
RX 2
RX 1
スイッチ
制御
Vc
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ANT2
パワー
検波
WLANフロントエンド モジュール接続図
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
141
5．ミキサ測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
ミキサ測定の特長
・1台のVNAでRF信号
LO信号の異なる周波数の信号
出力可能
・パワーセンサを使用し出力パワー
を校正できます。
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
測定項目
・コンバージョンロス/ゲイン測定
・インピーダンス測定
(スミスチャート表示)
・周波数掃引測定
・パワー掃引測定
など
ミキサ測定イメージ図
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
142
5．ミキサ測定
Reflectometer 4
Meas. Receiver
Ref. Receiver
1. 1ポートデバイス
PORT 4
Bias Tee
2. 2ポートデバイス
第2信号源
Meas. Receiver
Ref. Receiver
PORT 3
Bias Tee
3. 3,4ポートデバイ
ス
Meas. Receiver
Ref. Receiver
4. 5ポート以上のデ
バイス
Bias Tee
IF
LO
RF
Reflectometer 1
第1信号源
5. ミキサ測定
PORT 2
Meas. Receiver
Ref. Receiver
PORT 1
Bias Tee
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ミキサブロック図
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
143
5．ミキサ測定
校正方法
設定画面
掃引モードを選択
1. 1ポートデバイス
掃引モードを選択
LOの周波数を設定
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
LO
RF
変換モードを選択
IF
パワーセンサ
(ZV-Z11など) ①
③
②
ミキサ測定設定画面
ミキサ測定の校正
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
特長
・VNA1台で測定が出来る (他社はSGが必要)
・画面設定が簡単
・RS、LOパワーをパワーセンサ を使用して校正。
(他社は外部パワーメータが必要)
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
144
5．ミキサ測定
1. 1ポートデバイス
０ｄB
2. 2ポートデバイス
コンバージョン
ロスを表示
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
RF周波数を表示
ミキサ測定結果
RF周波数を表示
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
145
6．アンプIMD測定
IMD測定の特長
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
・1台のVNA希望波の信号、妨害波の
信号と異なる周波数の信号
出力可能
・IP3の測定が可能
・IM3だけでなくTM5,7,9など任意に
周波数設定が可能
・Sパラ測定、パワー掃引、IM測定が
1画面で測定可能
測定項目
・Sパラメータ測定
・P1dB測定
・IMD測定
など
IMD測定とは
Inter Moduration Distotionの略
日本語で相互変調歪みと言い
2信号3次歪みとも言う
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
146
6．アンプIMD測定
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
IMDブロックダイアグラム
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
147
6．アンプIMD測定
設定画面
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
特長
・VNA1台で測定が出来る
(他社はSGが必要)
・画面設定が簡単
・周波数を任意に設定が可能
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
148
6．アンプIMD測定
1. 1ポートデバイス
パワー掃引
2. 2ポートデバイス
Sパラ測定
3. 3,4ポートデバイ
ス
4. 5ポート以上のデ
バイス
IM測定
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
測定結果
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
149
6．プローバステーションを使用した
測定
７. その他
オンウェハデバイスの測定
ZVA24
オンウェハ測定の特長
・GS、GSGプローブ対応可能
(2ポートデバイス測定)
・GSSG、GSGSGプローブ対応可能
(4ポートデバイス測定)
・Sパラ測定、パワー掃引、IM測定が
1画面で測定可能
ズースマイクロテック社製プローバステーション
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
150
御質問はありませんか？
1. 1ポートデバイス
2. 2ポートデバイス
3. 3,4ポートデバイ
ス
3. 5ポート以上のデ
バイス
5. ミキサ測定
6. アンプIM測定
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
151
目次
1.高周波コネクタについて
2.ネットアナの基本概念
3.キャリブレーション(校正)
4.ネットアナの基礎
5.VNAを使用したアプリケーション
6.タイムドメイン
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
152
タイムドメイン
0,12
100
0,0
9
6
0,1
1
70
1,2
7
0, 1
1,4
60
8
0,1
1,6
1,
0,2
8
0,
5
50
19
06
2
0,
0
0,
40
0, 4
0,
4
0
0, 8
0 ,2
1
3
4
15
0, 0
0 ,6
0 ,3
30
05
0
14
0,
0,
0,15
0,6
13
0
0,14
80
0, 7
12
0,0
7
0,9
8
0,8
0 ,0
110
0,13
90
20
0,11
0, 10
0, 2
3
0,0
2
4
1
5
0,02
0, 23
20
160
0, 2
0,01
0,24
10
170
10
0,1
0
20
10
5
4
3
2
50
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,1
0,00
0,2
±180
0
0,25
20
-10
-170
10
0,1
8
0
0,4
7
0,2
-16
5
0,2
-2 0
0,48
0, 27
0,49
0,26
20
0,3
9
0, 2
0
0 ,4
-1 5
-3 0
4
6
0
-4
31
0,
3
-1
1,6
-7 0
-80
0,36
0,37
-1 10
-100
-90
0,35
0
0,4
0
0,
3
42
1
0,4
0, 40
0,38
0,39
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
1,2
1
0,3
4
0,9
0
1,4
0,8
,3 3
-1 2
0,7
-6 0
RSJP | 2006.06.21|
-50
0,
44
2
1,8
0,6
2
0
0,5
0,3
5
-1
4
0,4
0
0
,3
3
0,4
153
タイムドメインとは？
ネットワークアナライザを使用したタイムドメイン解析とは？
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
周波数ドメイン（軸）のデータを
時間(距離)ドメイン(軸）に変換し解析する事です。
解析結果は時間又は距離軸上で反射点の位置
又はインピーダンスの成分として表わす
3. タイムドメインの
分解能と範囲
事が出来ます。
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
154
タイムドメイン測定の種類
タイムドメイン測定には大きく分けて2種類の方法があります。
TDR法とFDR法があります。
1. タイムドメインと
は？
TDR法
2. タイムドメインの
種類
TDR法とは、DCパルスを使用したタイムドメイン解析手法の一つで回路
内のインピーダンス解析も高分解能で可能です。しかし多点の測定には
不向きです。
3. タイムドメインの
分解能と範囲
この手法はオシロスコープで使われています。
FDR法
4. タイムドメインの
機能
FDR法とは、ネットアナで行うタイムドメイン解析の手法で、反射点の位置と大
きさが測定できます。ローパスモードを使用することでTDRと同等の解析も可
能です。FDRでは多点の解析も可能です。
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
155
タイムドメイン測定の種類
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
3. タイムドメインの
分解能と範囲
FDR法の中には3種類モードがあります。
バンドパスモード、ローパスインパルスモード、ローパスステップモード
があります。
バンドパスモード
バンドパスモードでは基本的にインパルスのレスポンスが測定できます（振幅
の大きさのみ）。ただしフェーザーインパルス機能により、一つの反射点のイ
ンピーダンス成分の解析が可能です。
RFケーブルの断線位置測定に使用します。
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
インピーダンスの変化している箇所で
反射を見ることが出来ます。
バンドパスモード
VNZで見た波形
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
156
タイムドメイン測定の種類
ローパスステップモード
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
ローパスステップモードではステップ(TDR法の手法)のレスポンスに応じ
てインピーダンスの変化が解析できます。
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
インピーダンスの変化に対してREAL(実数部)
の値が校正後のインピーダンスの差となって
表示されます。
ローパス
ステップモード
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
VNZで見た波形
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
157
タイムドメイン測定の種類
ローパスインパルスモード
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
ローパスインパルスモードでは、ローパスステップモードと同様にステッ
プ(TDR法の手法)のレスポンスに応じてインピーダンスの変化が解析で
きます。
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
インピーダンスの変化に対してREAL(実数部)
の値が校正後のインピーダンス変化(校正後のインピーダンス
より高いか低いか)を表示します。
ローパス
インパルスモード
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
VNAで見た波形
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
158
タイムドメインの分解能
分解能
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
タイムドメイン解析を行う場合測定分解能は下記の式で与えられます。
測定分解能
(3dBの変化)
：1／2Δｆ(Sec)(時間)
(Δfは校正時の周波数スパンのことをいう)
C／2Δｆ(m)(距離)
(Cは光の移動距離 ３×１０８ｍ Δｆは校正時の周波数スパン)
3. タイムドメインの
分解能と範囲
測定分解能は周波数掃引スパンに比例して細かくなります。
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
分解能例
VNAの周波数Start：１０Mhz、Stop:10GHzの場合の
タイムドメインの測定分解能は？
6. まとめ
測定分解能時間：500pS
測定分解能距離：1.5cm
RSJP | 2006.06.21|
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
となります。
159
タイムドメインの分解能
分解能
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
3dB
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
RSJP | 2006.06.21|
測定分解能イメージ図
ベクトルネットワークアナライザの基礎セミナー
160
タイムドメインの測定レンジ
測定レンジ
1. タイムドメインと
は？
タイムドメイン解析を行う場合測定ﾚﾝｼﾞは下記の式で与えられます。
最大測定ﾚﾝｼﾞ：ﾃﾞｰﾀﾎﾟｲﾝﾄ/2 ∆ｆ (Sec）(時間)
2. タイムドメインの
種類
C x ﾃﾞｰﾀﾎﾟｲﾝﾄ/ 2∆f （m）(距離)
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
測定レンジは周波数掃引スパンに反比例して、周波数がスパンが狭いと測定
レンジが広くなり、周波数スパンが広いと測定レンジが狭くなります。
測定範囲例
VNAの周波数Start：１０MHz、Stop:10GHz、データポイント100ｐの場合
のタイムドメインの測定レンジは？
6. まとめ
測定分解能時間：50ｎS
測定分解能距離：1.5m
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となります。
161
タイムドメインの測定レンジ
測定レンジ
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
１ｍ
１ｍ
測定レンジを間違えると、図のように同じ成分が
現れてきます。
6. まとめ
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2ｍ
3ｍ
測定レンジイメージ図
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タイムドメインの機能
ゲート機能
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
3. タイムドメインの
分解能と範囲
測定したい部分だけにゲートを掛けることにより、その他の成分を
除去できる、その後周波数ドメインに画面を変更すればゲートを掛
けた部分のみ主は吸う成分で測定することが出来る
測定したい部分
Gate Centre = 19 ns
Gate Span = 3 ns
Time Gate
Gate off
Gate on
GAT
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
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ゲートを掛ける前
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ゲートを掛けた後
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タイムドメインの機能
ゲート機能
周波数ドメインへ
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
Match
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
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ゲート前のスミスチャート表示
周波数ドメインのスミスチャート表示へ
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164
タイムドメインの測定例
携帯電話用基地局
アンテナケーブル測定
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
地面からアンテナまで数十mあるケーブルに
障害があった場合タイムドメイン機能を用いて
ケーブルの障害位置を検査する。
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
最近では高価で重たいVNAに変わり、ハンディータイプの
測定器でタイムドメイン機能を搭載したスペアナを
使用することが多くなってきた。
5. タイムドメイン測
定例
6. まとめ
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165
タイムドメインの測定例
アンテナ測定における
反射波の除去
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
アンテナを対向させアンテナ測定を行う場合、地面や壁からの反射が発生する。
この反射波を除去するために、ゲート機能を用いてメインパスだけを測定し
高精度の測定を行うことが可能。
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
地面からの反射
ゲート機能によって
除去が可能
6. まとめ
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タイムドメインの測定例
マイクロストリップ基板内
のインピーダンス測定
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
マイクロストリップラインのような基板を設計した場合、基板内のインピーダンス変化を測定する
ために、ローパスインパルスモード、ローパスステップモードを使用することにより基板内の
インピーダンスの変化を測定することが可能。
インピーダンスの変化位置
インピーダンスの変化位置
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
マイクロストリップ基板
6. まとめ
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167
まとめ
1. タイムドメインと
は？
2. タイムドメインの
種類
3. タイムドメインの
分解能と範囲
4. タイムドメインの
機能
5. タイムドメイン測
定例
・オシロスコープで使用されているTDRとは測定方法が違う
・VNAで使用できるタイムドメイン方法は3種類
(バンドパスモード、ローパスステップモード、ローパスインパルスモード)
・設定周波数によって測定分解能、測定範囲が変化する。
(細かい分解能を必要とする場合は高周波数のVNAが必要)
・ゲート機能を使用することにより、測定したい成分だけを
取り出すことが可能。
・ケーブルの障害位置測定、アンテナの反射波除去、
マイクロストリップラインのインピーダンス測定など
さまざまな用途に使用可能。
6. まとめ
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御質問はありませんか？
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